MD & PhD

제가 주로 보는 저널에 대해 간단히 정리해볼까 해요. 전 전기생리학을 기본으로 신경생리, 신경줄기세포 관련 된 연구를 하고 있습니다. 줄기세포 분야는 요즘 워낙 Hot한 분야라서 소위 CNS(cell, nature, science) 급의 저널에도 자주 실리는데요. 이번 글에서는 이런 저널, 다시 말해 다양한 주제를 다루는 저널보다는 전기생리학이나 신경과학에 좀 더 특수화된 저널에 대해 알아볼까 합니다.

먼저 소개드릴 저널은 Journal of physiology 입니다.  

이름부터 physiology가 들어가죠. 영국에서 1878년부터 발행되기 시작한 저널이에요. 그만큼 역사가 오래되고 공신력이 있는 저널입니다. Impact factor는 4점대로 그렇게 높진 않지만, 여기에 논문을 게재한다는 것은 전기생리학자로서 그 실력을 인정받는 거나 다름없는 영광입니다.

다음은 Journal of neuroscience입니다.

 Society for Neuroscience, 줄여서 SFN이라는 미국신경과학회에서 내는 저널입니다. SFN은 매년 미국에서 열리는데 작년엔 뉴올리언즈에서 열렸고, 대략 3만명정도 참가했다고 합니다.

plenary lecture하는 강당과 poster session의 사진인데, 규모가 상상되시죠? 학회 규모만큼이나 발행하는 논문 수도 엄청납니다. 일주일에 한번씩 40~50편을 논문을 게재하죠. 한달이면 160~200편씩 신경과학에 관한 저널만으로 발행하는 거죠. 보통 다른 저널들이 한달에 한 번 20~30편의 논문을 발행하는 것과 엄청난 차이입니다. 그런데도 불구하고 Impact factor는 7~8점대를 유지하고 있어 그만큼 실리는 논문의 수준을 높다는 거죠. 최근에는 Impact factor를 더 올리기위해 reject rate를 높인다는 소문이 있는데 믿거나 말거나 ㅎㅎ

이제 좀더 유명한 Neuron과 Nature neuroscience를 만나보죠.

둘 다 Impact factor 15점대 이상으로 아주 High quality 저널이라고 할 수 있습니다. 한 달에 열 편정도밖에 실리지 않아, 쉽게 게재를 허락해주지 않지요. ㅎㅎ 까칠하신 분들이에요. Neuron은 내용이 길고 자세한 느낌이라면, Nature neuroscience는 좀 더 간결하고 함축적인 느낌입니다. 각각의 모 저널인 Cell과 Nature의 느낌과 비슷하죠. Neuron은 1988년부터, nature neuroscience는 1998년부터 발행하기 시작해 비교적 신생 저널이라고 할 수 있지만, cell press와 nature publishing group의 일원인 만큼 단기간에 권위있는 저널로 등극했습니다. Neuron 같은 경우는 그 달의 대표논문 하나의 video abstract을 제공하고 있어 참여한 연구자의 육성으로 논문에 관한 이야기를 직접들을 수 있습니다.

이 정도면 굵직굵직한 유명한 저널 몇개를 본거 같은데요. 그 외에 유럽신경과학에서 발행하는 European journal of neuroscienc(EJN)도 있고, Hippocampus에서 실험한 것만 받는 Hippocampus라는 저널도 있습니다.

또 Progress in Brain Research 라는 좀 독특한 저널이 있어요. 리뷰 논문만 발행하기 때문에 앞서 소개해드린 저널들과는 성격이 다르긴 한데요. 여기는 매달 주제는 정해 그 주제에 대한 리뷰 논문만 발행해요. 지난 2013년 1월의 주제는 Decision Making Neural and Behavioural Approaches 였고, 이 주제에 관해 Chapter 23까지, 그러니까 23편의 리뷰논문이 세부주제 별로 발행되었습니다. 총 500페이지에 달하는 교과서 느낌의 저널이죠. 어떤 분야에 대해 깊이 공부하고, 전체적인 그림을 보는데 좋은 저널이라 소개해봤습니다.

신경과학 분야는 너무나도 방대한 분야이기에 그외에도 좋은 저널들이 많아요.

다들 좋은 논문 많이 읽고, 또 쓰도록 하자구요. ^^

---------------------------- 上편에 이어서 --------------------------------------------------------------

 국가의 피부에 상처가 나서 침입자들이 들어오게 되었다. 이때의 침입자 병원균은 B cell의 관할분야였다. 그 antigen은 피부에 있는 dendritic cell(DC)에 포식작용(phagocytosis)되어 삼켜지기도 했고, 또한 림프액을 타고 들어가 림프절 마을의 B cell zone에 들어가기도 했다. B cell zone에 들어간 antigen은 그것에 specific한 antibody를 세포표면에 B cell receptor로 달고 있는 B cell 처자에 잡혔다. 그러자 B cell 처자는 그 antigen에 대한 미사일(분비형 항체)를 여러 개 만들어 그 antigen을 국가 곳곳에서 물리칠 수 있도록, 그 특정 미사일을 만드는 B cell을 여러 개로 증식시키려했다. 자기를 쏙 빼닮은 후손들을 많이많이 점지해달라고 삼신할매께 빌었으나, 혼자서는 불가능한 일이었다. 그러던 차에 B cell 처자의 B cell receptor에 antigen이 달라붙은 효과로, T cell zone에서 분비되는 chemokine에 대한 receptor인 CCR7이 B cell 처자에게 돋아나기 시작했다. 따라서 B cell 처자는 점점 T cell zone으로 움직이게 되는데... B cell 처자는 라이벌 동네인 T cell zone으로 향하는 자신이 당황스러웠으나 무엇엔가 이끌리는 것을 어찌할 수 없었다.

 한편 피부에서 본드를 마시다가 antigen을 삼킨 불량청소년 DC는 그 결과 피부에서 가출에 성공하게 된다. 가출한 DC는 림프절 마을 T cell zone으로 오게 되는데... 또 한편 helper T cell은 원래 집안에 불만이 많은 청소년이었다. 늘 T cell zone을 떠나길 바랐으나, CCR7에 의해 묶여 있어서 어찌할 수가 없었다. 한편 이러저리 고생하며 T cell zone으로 들어온 불량청소년 DC는 자신의 MHC II molecule에 antigen을 붙여 보여주며^[각주:1] helper T cell을 꼬시고 CCR7을 없애줘  helper T cell을 가출 청소년으로 만들고 자기가 그 자리에 눌러앉는다^[각주:2]. 가출 청소년 helper T cell은 떠돌다가 B cell zone과의 접경지대에 도달하는데, 그 곳에서 T cell zone으로 이끌려오던 B cell 처자를 만나게 된다!! 그들은 첫 눈에 사랑에 빠지게 되었으니, B cell 처자의 B cell receptor에 붙은, 그리고 DC가 helper T cell에 보여준 그 침입자 antigen은 결국 큐피드의 화살과도 같았던 것이다!!

접경지대에서 서로를 만난 두 사람. 어찌된 영문이지 알아본다.

“어찌하여 이곳으로 오게 되었소?”

helper T cell이 묻자, B cell 처자 대답하기를

“제 B cell receptor에 뭐가 붙어서...아, 제가 마침 그 antigen을 삼켰는데 보여드리겠사와요.” 하며 자신의 MHC II molecule 손에 antigen을 담아 수줍게 보여준다. Helper T cell군이 자세히 보기위해 antigen을 만져보곤 깜짝 놀란다.

“아니, 이건!! DC가 저에게 보여주었던 것입니다! 저도 이것 때문에 이곳에 오게 되었는데...이럴 수가!”

둘은 입을 모아 외치기를

“그렇다면 우린 천생연분이군요!! 결혼합시다!”

 그리하여 결혼을 하게 된 B cell 처자와 helper T cell군. 결혼 후 B cell은 자신을 아주그냥 쏙 빼닮은 자손들을, 무수하게 많이 대를 이은 세포분열로 낳게 되었다. 만들어진 자손들은 둘을 맺어준 antigen에 대한 항체 미사일을 만들어 혈류를 통해 온 국가에 퍼뜨리게 되었고, 때 마침 병원균의 공격으로 위기에 처해있던 국가를 구하게 된다.

 두 사람의 사랑이 국가를 구했다는 소식을 전해들은 B cell과 T cell의 집안 어른들은 함께 모여, 그동안 옹졸하게 다퉈왔던 자신들을 크게 뉘우치고, 앞으로는 서로 협력하며 침입자를 물리치기로 굳게 마음먹고 사이좋게 지내게 된다^[각주:3].

 B cell처자와 helper T cell군의 운명적인 사랑에 의해 두 집안의 갈등이 해결되었으며 면역체계도 큰 진보를 하여 국가를 잘 지킬 수 있게 되었으니, 참으로 하늘이 내려준 아름다운 사랑이라 하겠다.^^;;

------------------------------------- 끝 --------------------------------------------------------------------

Prologue; 제가 의대(본과) 1학년 때, 기초면역학 블록 수업을 듣다가 재미삼아 썼던 글입니다. 면역학 공부에 도움이 될 수도 있을 것 같아서 학년 게시판에 올렸었고 반응이 좋았었어요. 면역학에 나오는 세포들과 물질들을 비유적으로 표현해서 쓴 글입니다. 지금 보니 좀 유치찬란하지만, 가능한 그때의 원형을 유지하면서 수정을 봤습니다. 블로그 글로 수정하면서, 자연계열 전공이 아닌 분도 이해하실 수 있도록, 그리고 면역학을 처음 공부하시는 분들에게도 도움이 되도록 주석을 달았습니다. 재밌게 보세요~^^

Adaptive Immunity^[각주:1]: B cell 과 T cell. 그들의 끝없는 경쟁과 배신 그리고 사랑의 풀 스토리!!!

글쓴이: 김용희

감수: 김현제

2003 구리구리 출판사 프로덕트

 옛날 옛적, 림프절^[각주:2] 마을에 B cell과 T cell이 살았다. 그들은 원래 백혈구(leukocyte)라는 같은 종족에 속한다. 그리고 이들은 모두 국가(우리 몸)를 침입자로부터 수호하는 역할을 담당하고 있다. 그 중에서 관할하는 분야가 약간 다른데, B cell은 주로 항체(antibody)라는 원거리 무기를 사용하는 미사일부대이다. 반면에 T cell은 감염된 세포를 직접 하나하나씩 죽이는 보병부대이다^[각주:3]. 이들은 비록 각자가 하는 일이 궁극적으로 같은 목적을 추구하고는 있지만 서로 하는 일이 비슷하면서도 나누어져 있다 보니 서로 라이벌의식이 싹트기 시작하였다!! 세월이 지날수록 두 집안 사이의 갈등과 오해는 깊어갔고, 그들은 림프절 마을에서도 구역을 지어 따로 살게 되었다. B cell은 follicle에 둥글게 모여 살아 그 구역을 사람들은 B cell zone이라고 불렀고, T cell은 follicle들 주변에 모여 살아 그 구역을 T cell zone이라고 불렀다.

 그런데... T cell 집안에서 배신자가 나타났으니 그 이름도 유명한 helper T cell이다!! helper T cell은 몰래몰래 B cell 집안을 도왔는데, 이유인즉슨 B cell 집안의 처자를 사랑하였기 때문이다^^;; 이들의 배신과 사랑의 행각이 궁금하겠지만 잠시 후 계속하도록 하고 여기서 잠깐 B cell, T cell, 이 두 집안의 뿌리를 한 번 살펴보자.

 B cell과 T cell의 고향은 모두 골수(bone marrow)로 같다. 하지만 이들이 훈련받은 곳은 서로 다른데, B cell은 그대로 골수에서 훈련을 받았지만, T cell은 가슴샘(thymus)에서 훈련을 받은 이른바 유학파이다. 두 집안 사이의 갈등은 아마도 이러한 학연의 뿌리에서부터 시작되었던 듯하다. B cell은 훈련의 결과 항체를 세포 표면에 달고 나와 B cell receptor로써 쓰고, T cell은 훈련의 결과 T cell receptor(TCR)를 세포 표면에 달고 나온다. T cell은 아무래도 유학파이다 보니 가슴샘에서 선진기술을 배워왔다. 그러나 그들이 선진기술을 배워오는 데에는 무수한 희생이 따랐으니, 두 차례의 selection에 의해 무더기 F학점 폭격을 맞았던 것이다. 첫 번째, positive selection: 이때의 교관은 thymic epithelial cell(TEC)이다. TEC는 외부 침입자(antigen)와 유사한 peptide를 MHC molecule^[각주:4]에 달아 보여주어 여기에 달라붙는 T cell만 살리고 붙지 않는 T cell은 침입자도 못 막을 녀석이라며 F학점을 때린다. 붙어야 산다고 positive selection이다. 살아남은 T cell들이 가슴샘의 medulla로 와서 맞는 것이 두 번째, negative selection^[각주:5]: 이때의 교관은 dendritic cell(DC)이다. DC는 국가에서 사용하고 버려진 self의 peptide를 쓰레기장에서 주워와 교육용 기자재로 재활용한다. 그 self의 peptide를 MHC molecule에 달고 있다가 여기에 강하게 달라붙는 T cell은 self를 죽일, 국가를 배신하여 자가면역질환(auto-immune disease)를 일으킬 녀석이라며 F를 때린다^[각주:6]. 두 차례의 selection에서 살아남은 T cell들은 림프절 마을로 자대배치를 받는다. 이 때 T cell이 림프절의 follicle들 주변 부위 T cell zone에 정착하는 이유는 그곳에서 분비되는 chemokine(화학주성물질)^[각주:7]에 대한 receptor인 CCR7이라는 것이 T cell에 있기 때문이다. 반면에 B cell이 follice들에 정착한 이유는 그곳에서 분비되는 chemokine에 대한 receptor가 B cell에 있어서 그곳으로 끌려간 것이다.

 이러한 뿌리를 거쳐 학연에 기인한 라이벌의식을 가지며 이웃에서 끝없는 갈등을 벌여오던 두 집안이었는데, 어찌하여 helper T cell은 집안을 배신하고 B cell 처자와 사랑에 빠지게 되었는가? 때는 바야흐로 국가(몸)에 상처가 났을 때로 거슬러 올라간다.

 --------------------------------- 下편에서 계속 ----------------------------------------------------------

(이 영상과 같이 수술할 부위에 원하는 기능을 담당하는 영역이 포함되어 있으면

환자와 의사 모두 선뜻 수술을 결정하기가 힘들겠죠?;;;)

환자 뿐만 아니라 fMRI를 통하여 정상인들의 뇌기능 연구도 많이 되고 있습니다.

생각하거나 공부하거나 집중할 때 흔히 머리를 쓴다고 표현합니다. 정말 이런 활동을 할 때 머리를 쓰는 걸까요? 쓴다면 어느 부분을 사용하는 것인지 눈으로 보고 싶지 않으신가요? 이러한 궁금증을 해결하는 것도 fMRI의 한 분야입니다.

대표적인 예로 KBS 드라마 '브레인'을 알고 계신가요??

전기생리학. 이 단어를 들으면 뭐가 떠오르시나요? 

처음 들어보신 분들은 전기. 생리. 학? 이렇게 따로 따로 단어를 떼어 생각하실테고…

배워본 적이 있으신 분들은 호치킨, 헉슬리, 오징어축삭, 나트륨, 칼륨…등등…에서 심전도까지 생각 나실 수도 있겠습니다. 

오늘 제가 소개해드리려는 것은 바로 전기생리학으로 연구하는 실험실은 어떻게 굴러가나? 하는 실질적인 내용입니다. 전기생리학은 어떤 학문이다! 라고 하는 건 너무 지겹기도 하고…어렵기도 하니깐요. ^^

그렇다 하더라도 간단히 짚고 넘어가자면, 전기생리학은 살아있는 세포, 조직, 기관에서 일어나는 전기적 활동을 다루는 학문이라고 할 수 있습니다. 왜 살아있는 생물에서 전기적 활동이 생기나? 하실 수 있는데요. 우리 인체는 70%가 물이고, 그 물에녹아있는 이온(+,-를 띤)이 왔다리 갔다리 하면서 전류가 흐릅니다. 친숙한 예로는 뇌파가 있구요. 앞에서 얘기한 심전도 역시 이런 활동의 결과입니다.

  Hodgkin                 Huxley   

그게 바로 오징어 거대 축삭인거죠. 

                                             

오징어 축삭 : 직경이 1mm정도로 두꺼워 전극을 직접 넣기 용이했다고 합니다.

이 기법은 말 그대로 세포 안과 밖에 전극을 설치해 세포막을 통해 오가는 이온전류를 측정하는 방식입니다. 일견 쉬워 보이지만, 1950년대 그 당시로서는 획기적인 발견이었습니다. 이 공로로 1963년에 노벨상을 수상합니다.  하지만 이렇게 크지 않은 일반 세포는 어떻게 기록했을까요? 

                                     

  

유리관을 아주 얇고 길게 뽑아서 세포막에 찔러 넣어 기록했습니다. 

이렇게 하면 세포막전압의 변화를 기록을 할 수 있지만, 이온통로의 전류를 측정할 수 없습니다. 왜냐하면 옴의 법칙 V=IR에서 전류I를 구하려면 전압V와 막저항R을 알아야 하는데, V를 측정한다고 하더라도, 막저항 R은 시간에 따라서도 변하고, 막전압V에 따라서도 변하기 때문이죠. 

쉽게 얘기하면 나트륨 통로가 열렸다 닫혔다 하는데 이게 전압에 따라서 막 많이 열렸다가, 적게 열렸다가 하는거에요. 그래서 막전압의존적 이온통로라는 말이 등장합니다. 공돌이스럽게 얘기하면 막전압V에 따라 변하는 가변저항이라는 거에요. 이 개념은 어렵지만 중요하니 다음 기회에 길게 써보도록 하죠.

사실 이 문제는 호치킨, 헉슬리도 해결했어요. 오징어 축삭에 다가 전극을 두 개를 꽂아서 하나는 전압 측정용, 또 하나는 피드백 전류를 흘려서 전압을 고정하는 것으로요. 이 기법이 막전압 고정법입니다. 이렇게 하면 V=IR에서 V와 R이 고정되어 I를 측정할 수 있게 됩니다. 

다시 작은 일반 세포로 돌아가보죠. 일반 세포에 찔러 넣은 유리관은 너무 얇고 길어 그 자체의 저항이 너무 컸습니다. 그래서 피드백 전류를 흘려 보내기에는 적합하지 않았죠. 게다가 막에 찔러 넣었으니, 유리관과 세포막사이의 틈을 통해 질질 흐르는 leak 전류도 컸습니다. 

여기서 등장하는 것이 patch-clamp 기법이에요. 이 기법은 네어(Neher)와 사크만(Sakmann) 아저씨가 개발했습니다. 

                                                                                                                                  Neher(왼쪽)와 Sakmann(오른쪽)

상대적으로 구멍이 크게(3~4Mohm) 유리관을 뽑은 후 세포막 근처에서 살짝 빨아 당겨 줍니다. 그럼 유리관 끝과 세포막이 찰싹 달라 붙으며 그 사이로는 새어나가는 전류가 거의 없게 되요. 이 상태를 On cell 이라고 해요. 그 때 뽁~! 하고 순간 더 빨아 당기면 안 쪽에 있는 세포막이 뚫리면서 Whole-cell 모드가 됩니다. 이렇게 되면 세포막 전체를 통과하는 전류를 기록할 수 있게 되죠. 유리관 구멍의 저항도 앞에 설명한 것보다 작기에 막전압 고정도 가능하구요.

(이 기법을 개발한 공로로 1991년에 노벨상을 수상하죠.)

 (from http://www.nature.com/nprot/journal/v1/n4/fig_tab/nprot.2006.266_F4.html)

일반적인 patch-clamp set의 모습이에요. 막전류나 막전압을 기록할 수 있는 기록계, 컴퓨터 등이 보이고, 세포를 관찰할 수 있는 현미경이 보이죠. 그리고 대물렌즈 양 옆으로는 기록용 전극 (여기 유리관을 꽂아요)과 그 전극을 미세하게 움직이게 할 수 있는 manipulator(로봇팔)가 보입니다. 

그리고 대학원생이나 post-doc이 저 앞에 앉아 열심히 모니터를 보며 기록을 하고, 가끔 용액의 조성을 바꾸기도 하고, 원하는 약물을 타 넣기도 하고….그러면서 하루하루를 보냅니다. 

참고 사항 하나 댓글 답니다. 2012년 5월 30일로 헉슬리 선생님이 타계하셨다고 하네요. 

2012년 Nature 부고에도 실린 글이나 다른 기사(과학동아)에, 관심있으신 분들은 읽어보시길 바랍니다.