하버드대, 혈액 유래 뇌 오가노이드 5년 생존

사람 혈액 한 병에서 만든 뇌 오가노이드가 배양접시에서 5년간 생존했다.

19일 국제 학술지 네이처(Nature)에 따르면 하버드대학교 연구팀은 혈액에서 유래한 뇌 오가노이드가 5년 동안 시간의 흐름을 기록하며 생존할 수 있다는 연구 결과를 발표했다.

연구팀은 5년간 오가노이드의 전사체와 후성유전체 변화를 추적했다. 그 결과 오가노이드가 출생 후 인간 뇌 발달과 일치하는 방식으로 세포를 만들고 노화한 것으로 나타났다.

연구팀은 채혈로 얻은 혈액 한 병에서 줄기세포를 추출했다. 이후 세포가 대뇌피질 발달을 모사하는 오가노이드로 분화할 수 있을 만큼 성숙할 때까지 배양했다.

배양 과정에서는 영양소 조성을 바꿔 세포의 생존과 발달을 촉진했다. 일반적으로 오가노이드는 영양소 요구가 까다로워 수주에서 수개월밖에 생존하지 못하지만 이번 연구에서는 5년까지 유지됐다.

이번 오가노이드의 특징은 흥분성 뉴런이 발달했다는 점이다. 흥분성 뉴런은 가까운 뇌 영역과 먼 뇌 영역으로 전기 신호를 보내는 세포로 학습·기억·감각 인지·운동 조절 같은 고차원 뇌 기능에 필수적이다.

하버드대학교 줄기세포·재생생물학 교수이자 교신저자인 파올라 아를로타 박사는 “수십 년 동안 별다른 진전이 없던 분야에서 새로운 치료법이 등장하는 바이오의학의 르네상스를 볼 수 있을 것”이라고 말했다. 그는 이 시스템이 바이오텍·스타트업·산업계에서 활용해야 할 접근법이자 파이프라인이라며 과거 어떤 모델도 하지 못한 강력한 일을 해냈고 환자와 연결된다고 평가했다.

아를로타 박사는 이번 연구가 오가노이드를 활용해 질병 기전을 이해하고 더 효과적인 치료제를 개발하는 파이프라인을 구축하는 분야에 자리 잡고 있다고 설명했다. 이어 “오가노이드가 실제 뇌의 생물학을 충실하고 재현 가능하게 재현하는 시점에 와 있다고 생각한다”고 말했다.

아를로타 박사는 이 뇌 오가노이드를 '뇌 아바타'라고 표현했다. 환자 조직의 축소판 복제품으로 실험실에서 환자의 뇌가 어떻게 반응할지 예측하는 데 활용할 수 있다는 것이다.

그는 질병이 있는 환자에게서 만든 뇌 아바타가 질병이 없는 대조군과 다른 유전자 발현 프로파일이나 전기생리학적 특성을 보여준다면, 플랫폼에서 수천 개의 오가노이드를 만들 수 있는 만큼 환자별 예측이 가능해진다고 설명했다.

뇌는 신체에서 보호가 잘 된 복잡한 기관이어서 오가노이드는 특히 뇌 연구에서 주목받고 있다. 과학자들은 아직 접시 안에서 뇌 전체를 모델링하는 숙제를 풀지 못했지만 외상성 뇌손상과 자폐 연구에는 오가노이드를 활용하는 진전을 이뤘다.

2025년 4월 미국 식품의약국(FDA)은 인공지능(AI)·머신러닝·오가노이드 같은 신접근방법론(NAM)을 연구에서 우선시하는 로드맵을 발표했다. 비임상 연구의 동물실험을 줄이고 신약 출시를 앞당기며 약물 시험의 예측 정확도를 높이려는 취지다.

한편 미국 하원은 FDA에 동물실험 규정 개정을 지시하는 법안을 통과시켰다.