인간 뇌세포 이식 생쥐 신경망 형성…신약 개발 활용 가능성

인간 뇌세포를 이식한 생쥐가 신경망을 형성해 신약 개발에 활용될 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

한국바이오협회 바이오경제연구센터에 따르면 실험실에서 배양한 오가노이드가 뇌의 핵심 부위가 결손된 생쥐의 뇌와 신경망을 형성했다는 연구 결과가 16일(현지시간) 국제학술지 네이처(Nature)에 게재됐다.

이는 신경 발달 관련 질환 치료제 시험을 위한 새로운 방법을 제시하는 것으로 평가된다.

그간 인간 뇌 조직에 대한 접근이 어려워 발달 및 기능 연구가 제한돼 왔으나, 인간 줄기세포 유래 신경 모델이 이 같은 난제를 해결하기 시작했다는 설명이다.

신경과학자들은 살아있는 인간 뇌 조직을 연구할 수 없다는 한계로 수십 년간 어려움을 겪어왔다. 인간 줄기세포를 배양 접시에서 키워 만든 '인간 뇌 오가노이드'가 초기 신경 발달 과정을 들여다보는 창구 역할을 해왔지만, 대개 혈관이 없고 신호를 주고받을 신체 환경도 갖추지 못했다.

연구진은 유전적 전략으로 생쥐의 신피질과 해마에서 글루타메이트성 신경세포를 제거한 뒤, 생쥐의 신생아 시기에 해당 피질 공동에 인간 줄기세포 유래 피질 오가노이드를 이식해 '이종 피질 생쥐'를 제작했다.

그 결과 이식된 조직이 피질 부피의 대부분을 차지하며 다양한 인간 피질 세포 유형을 생성하는 등 성공적으로 성장했다.

이식된 조직이 인간 질병을 모방할 수 있는지 확인하기 위해 연구팀은 쥐들을 미숙아의 뇌성마비와 관련된 저산소 환경에 노출시켰다. 인간 조직을 이식받은 쥐들만이 뇌성마비 환자에게서 나타나는 것과 유사한 운동 협응력 결핍을 보였다.

이는 이식된 조직이 뇌성마비 치료법을 시험하는 데 활용될 수 있음을 시사한다.

스탠퍼드대학교 신경과학자이자 이번 연구의 공동 저자인 세르지우 파스카는 이러한 '하이브리드 동물'이 뇌성마비와 같이 비정상적인 뇌 발달을 동반하는 질환을 연구하고 약물을 시험할 수 있는 전례 없는 방법을 제공한다고 말했다.

연구진은 이종 피질화 기술이 인간 신경세포를 활용해 신경 발달 연구, 질병 모델링 및 치료제 개발을 위한 회로와 행동 수준의 데이터를 얻는 데 유용하게 활용될 것으로 기대한다고 밝혔다.