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표제지 1

목차 6

1. 광유전학의 개요 7

01. 광유전학이란? 9

02. 광유전학의 역사와 발전과정 10

03. 광유전학의 과학 및 의학적 중요성 11

1.3.1. 빛을 활용한 생명체의 조절 11

2. 채널로돕신 기반 광유전학 13

01. 채널로돕신의 원리 및 작동 메커니즘 15

2.1.1. 신경세포 전기 활동 조절 16

2.1.2. 신경망 연구 및 행동 연구 17

02. 채널로돕신을 이용한 대표적 연구 사례 17

03. 채널로돕신 기반 광유전학의 한계 및 향후 도전 과제 18

3. 분자광유전학: 기술의 진화와 응용 확대 20

01. 분자광유전학의 정의 및 주요 원리 22

02. 세포막 단백질 제어 23

3.2.1. 세포막 수용체의 광유전학적 조절 23

03. 세포 내 단백질 제어 25

3.3.1. 세포 내부 단백질과 신호전달 경로 조절 25

04. mRNA 제어 29

3.4.1. mRNA의 번역 및 위치 조절을 통한 세포 기능 조절 29

05. 2차 신호전달물질 제어 32

3.5.1. 칼슘, 인지질 등 2차 신호전달물질의 광유전학적 조절 32

06. 분자광유전학의 응용 분야 34

3.6.1. 유전자 발현 조절 및 세포 재프로그래밍 34

3.6.2. 맞춤형 유전자 치료 및 재생의학 36

07. 분자광유전학 연구의 최신 동향 및 기술 발전 37

3.7.1. 광유전학 정밀 제어 기술의 발전 37

3.7.2. 빛 자극 전달 시스템의 변화 37

3.7.3. 비인간 영장류로의 확대 적용 39

4. 정책 제언 40

01. 기초 연구 장기적 지원 42

4.1.1. 채널로돕신 기반 연구 42

4.1.2. 분자광유전학 기반 연구 42

4.1.3. 단계별 로드맵 구축: 기초에서 응용까지 43

02. 신기술 개발 투자 44

4.2.1. 적외선 기반 광반응성 단백질 개발 44

4.2.2. 고해상도 바이오센서 개발 44

4.2.3. 나노입자 기반 광자극 기술 개발 45

4.2.4. 무선 및 휴대형 광자극 장치 개발 45

4.2.5. RNA 조절 및 분자 클러스터링 기술 개발 45

03. 학제 간 협력 강화 46

4.3.1. 핵심 융합 분야와 협력 방향 46

4.3.2. 융합 연구 프로그램 설계 46

4.3.3. 학제 간 협력의 정책적 지원 방안 46

4.3.4. 단계적 접근과 실현 가능성 47

04. 광유전학의 사회적 영향과 윤리적 고려 47

4.4.1. 채널로돕신과 분자광유전학 연구에 따른 윤리적 문제 47

4.4.2. 세포 및 신경 기능 조작에 대한 사회적 수용성 48

4.4.3. 법적 규제 및 세포 및 국제적 윤리 가이드라인 48

5. 결론 및 미래 전망 50

01. 분자광유전학과 채널로돕신 광유전학의 향후 발전 가능성 52

02. 두 기술이 신경과학 및 의학 연구에 미칠 장기적 영향 52

03. 한국의 광유전학 연구 발전 전략 및 글로벌 리더십 확보 방안 53

참고문헌 54

판권기 2

그림목차 10

그림 1. 주요 광유전학기술의 역사 및 발전과정 10

그림 2. 광유전학 기술의 의학적 적용 사례 11

그림 3. 대표적인 미생물 로돕신 종류 및 구조 16

그림 4. 분자광유전학 기술에 활용되는 다양한 파장에서 반응하는 광반응 단백질 22

그림 5. 빛 자극을 통한 세포막 수용체 FGFR1의 활성화 24

그림 6. 빛 자극을 통한 세포막 수용체 TrkB의 활성화 25

그림 7. 광유도 분자올가미(LARIAT) 기술 모식도와 세포 내 단백질 기능 제어 26

그림 8. 항체의 활성을 빛으로 직접 조절하는 기술 개발 28

그림 9. mRNA 전사와 단백질 발현의 광유전학 조절을 활용한 유전공학 기술 29

그림 10. RNA 편집 활성을 빛으로 조절 가능한 paCas13, padCas13 editor 시스템 30

그림 11. 살아있는 세포 내 칼슘이온 제어기술 개념도 및 빛으로 생쥐의 기억력 증강 32

그림 12. 광유전학 기술 OptoPLCβ1 기술을 이용한 과흥분성 신경세포 억제기작 규명 34

그림 13. 광유전학 기술 OptoPLCβ1 기술을 이용한 과흥분성 신경세포 억제기작 규명 34

그림 14. 빛으로 활성화하는 CRISPR-Cas13 유전자가위를 활용한 mRNA 전사 조절 35

그림 15. 이식 가능한 부드럽고 소형화된 무선 광유전학 디바이스의 개발 38

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