美연구팀, 연구용 '미니 뇌' 대량배양 기술 개발

(서울=연합뉴스) 한성간 기자 = 크기가 집파리의 눈알만한 인간의 미니 뇌(mini-brain)를 대량으로 배양해 연구와 실험용으로 쓸 수 있는 시대가 올 전망이다.

미국 존스 홉킨스 대학 보건대학원 토머스 하퉁 박사는 사람의 피부에서 채취한 성체세포를 배아줄기세포와 유사한 원시세포인 유도만능줄기세포(iPS)로 되돌린 다음 다시 뇌세포로 분화시키는 방법으로 미니 뇌를 만들어 이를 배지(培地: batch)에서 대규모로 증식시키는 방법을 개발했다고 영국의 데일리 메일 인터넷판과 메디컬 익스프레스가 13일 보도했다.

피부세포를 유전자조작으로 역분화시켜 만든 iPS는 산소와 영양소를 공급하자 스스로 뇌의 구조와 유사한 모양으로 자라면서 8주 만에 3차원 미니 뇌를 형성했다고 하퉁 박사는 밝혔다.

이 미니 뇌는 한 배지 당 수 천 개까지 배양이 가능하다고 그는 설명했다.

이 미니 뇌는 1만~2만개의 세포로 이루어진 직경 350㎛(마이크로미터)의 세포덩어리로 크기는 집파리의 눈만 하며 육안으로 간신히 볼 수 있을 정도다.

이 미니 뇌에는 4가지 형태의 뉴런(신경세포)과 뉴런을 보호하는 2종류의 지지세포(support cell)인 성상세포와 희소돌기아교세포로가 들어있는 것으로 확인됐다.

희소돌기아교세포는 뉴런의 축삭(axon)을 절연물질인 미엘린으로 둘러싸 뉴런 사이의 신호전달이 신속하게 이루어지게 하는 중요한 기능을 수행한다.

연구팀은 실제로 이 미니 뇌에서 미엘린이 생성되면서 뉴런의 축삭을 둘러싸기 시작하는 것을 볼 수 있었다.

또 뇌전도(EEG)와 유사한 전극을 이용해 미니 뇌의 전기생리학적(electrophysiological)인 활동도 확인할 수 있었다.

미니 뇌에 전극을 배열하고 실험약물을 투여하자 뉴런들 사이에 자발적인 전기적 교신이 이루어지는 것을 들을 수 있었다.

이 미니 뇌는 최초로 만들어진 뇌 모델도 아니고 최상의 뇌 모델도 아니지만 연구와 실험에 사용할 수 있는 가장 표준화된 모델이 될 수 있을 것이라고 하퉁 박사는 강조했다.

그는 이 미니 뇌에 대한 특허를 받아 ‘오가놈’(Organome)이라는 이름을 붙여 상업화할 계획이다.

가능하면 올해부터 미니 뇌 생산을 시작해 많은 연구소에서 과학자들이 이용할 수 있기를 그는 기대하고 있다.

이 미니 뇌는 5명의 성인이 기증한 피부세포로 만들어졌으며 이들 중에는 유전질환이 있는 사람도 포함돼 있다.

만약 알츠하이머 치매, 파킨슨병, 다발성경화증, 자폐증 환자의 피부세포로 이러한 미니 뇌를 만들어낸다면 그 뇌는 각각의 질병에 해당하는 특이 병변을 지니고 있을 것이며 따라서 이러한 미니 뇌를 통해 약물의 효과를 직접 실험하는 것도 가능할 것이다.

지금까지는 동물, 주로 쥐를 연구와 실험에 사용해왔다. 그러나 쥐 실험에서 효과가 나타난 약물의 95%가 막상 임상시험에서는 효과가 없는 것으로 밝혀지고 있다.

이 연구결과는 13일 워싱턴에서 열린 미국과학진흥협회(AAAS) 연례회의에서 발표됐다.

skhan@yna.co.kr

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