사람 세포에서 유래한 뇌 조직을 쥐에게 이식

사람의 iPS 세포로부터 만든 뇌의 작은 조직이 쥐의 뇌 속에서 기능했다. 뇌가 완성되는 과정에서는 세포와 세포가 이어져 신경 회로가 만들어지며, 그 신경 회로는 몸 밖으로부터 자극을 받아 성숙한다. 사람의 뇌가 생기는 메커니즘을 실험으로 조사하기는 윤리적으로 어렵다. 그래서 사람의 iPS 세포(인공 다기능 줄기세포)를 3차원적으로 배양해 만든 ‘뇌 오가노이드(organoid)’를 뇌의 미니어처 모델로 사용한 연구가 진행되어 왔다. 그러나 뇌 오가노이드는 몸과 이어져 있지 않기 때문에 미숙한 상태이며, 뇌 이외의 신경 회로와 연결할 수도 없었다.

미국 스탠퍼드 대학교 파스카(Sergiu P. Pasca) 박사 연구팀은 사람 iPS 세포로부터 뇌 오가노이드를 만들어, 면역을 가지고 있지 않은 어린 쥐새끼의 뇌에 이식했다. 그 결과 사람에서 유래한 뇌 오가노이드는 쥐의 감각 신경 회로 등에 끼어들어 3개월 만에 9배의 크기로 성장하고 성숙된 신경 회로를 만들었다. 또 티모시 증후군(부정맥이나 자폐증 등의 증상이 나타난다) 환자에서 유래한 IPS 세포로 만든 뇌 오가노이드를 쥐에 이식했더니. 이 환자에서 보이는 신경 세포의 형태와 기능 이상이 재현되었다.

뇌 오가노이드는 신경 돌기(축삭)를 뇌 전체로 뻗어 나가게 했으며, 뇌 오가노이드에서 유래한 자극이 쥐의 행동을 제어했다. 사람에서 유래한 뇌 오가노이드를 동물의 뇌에 이식함으로써 사람의 뇌에 생기는 신경 회로의 이상을 연구할 수 있게 될지도 모른다고 연구팀은 말했다.

출처: Nature, 2022년 10월 12일, 뉴턴 2023-01

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