초록
조직을 이용한 역전사 (RT)-PCR법을 이용하면 원하는 특정유전자의 발현을 비교적 정확하게 알 수 있지만 조직의 RNA를 이용하므로 세포단위의 정확한 유전자 발현을 알기에는 한계가 있다. 특히 그 기능과 성질이 다른 세포가 무수하게 많이 혼재하는 두뇌와 같은 조직은 신경계의 각종 뉴런(신경세포), 글리어 (glial cell) 등이 서로 얽혀 있다. 대표적인 신경세포의 degeneration 질병으로는 파킨슨병 (Parkinson's disease; PD)이 있다. 파킨슨병은 사람의 신경세포 관련 질병에 있어서 가장 일반적인 질병의 하나이다. PD의 가장 중요한 원인은 도파민 생성 신경세포의 퇴행 혹은 사멸에 기인하여 도파민 (dopamine)이라는 신경전달물질이 감소하는 것이 그 원인이다. 도파민과 같은 카테콜아민의 생합성에 관련된 효소는 타이로신 하이드록실레이스 (TH), 도파 데카르복실레이스 (DDC) 등이 알려져 있다. 그러나 그런 효소들의 생화학적 연구는 많이 되어 있음에도 불구하고 단일 흑질 신경세포에서의 이들 관련 유전자의 발현 양상에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. PD와 관련된 유전자의 발현 정도를 밝히기 위하여, 레이저 다이섹터 (laser micro-dissector)에 의한 단일 신경세포의 분리에 착수하였다. 정해진 방법에 따라 정상 대조구 (비PD)와 PD 환자에서 각각 한 개 또는 여러 개를 성공적으로 분리한 흑질 신경세포를 이용하여 유전자 특이적 프라이머를 사용하여 RT-PCR을 행하였다. 그 결과, 단 한 개의 신경세포에서도 여러 개의 세포를 사용한 것과 같은 동일한 결과를 얻는 데 성공하였다. PD환자의 뇌에서 분리한 10개의 독립적인 세포의 예에서는 각 세포간의 발현차이가 인정되었으며, 특히 TH 유전자의 발현은 상당히 높은 확률로 검출되지 않았다. 이 결과로 단일 신경세포에서의 mRNA양을 검출하기 위해서는 본 본문의 RT-PCR법이 효과적인 방법임을 알 수 있다.
RT-PCR is an useful method to investigate the expression of target gene as detection tools. Although RT-PCR is the powerful detection method for tissues, it was difficult to amplify the target gene product using the single cell. To clarify the expression level of the genes related to Parkinson's disease (PD), I performed the laser dissection of single cell from Substantia nigra. I examined the mRNA expression level in the dopaminergic neuron isolated from the PD patients by the single cell RT-PCR method. It is known that tyrosine hydroxylase (TH), DOPA decarboxylase (DDC) are involved in biosynthesis of the catecholamine such as dopamine. Little has been known about the gene expression features of these enzymes in single dopaminergic neuron. I could detect the specific gene products in single cell level. The different expression was observed in PD-related gene products from the single neuron of PD patients. Interestingly, TH gene expression was significantly decreased with comparing the ratio of decrease in other PD-related genes. Hence, I represented data that indicate the RT-PCR method described in this report is an effective method in detecting a specific single-cell mRNA level related with diseases.
