존스홉킨스 과학자들은 실제 뇌처럼 빛나고 연결되는 미니 인간 뇌를 개발했습니다.

존스홉킨스 대학교 연구진은 광시트 현미경을 사용하여 대뇌 오가노이드, 내피 오가노이드, 중뇌/후뇌 오가노이드가 하나의 다영역 뇌 오가노이드로 융합된 것을 확인했습니다. 출처: 존스홉킨스 대학교 카투리아 연구실

존스홉킨스 대학 연구진은 신경 조직과 기본적인 혈관을 갖춘 새로운 전체 뇌 오르가노이드를 만들어냈습니다. 이는 자폐증과 같은 신경정신 질환 연구에 새로운 시대를 열 수 있는 발전입니다.

"차세대 뇌 오가노이드를 개발했습니다."라고 JHU 생체의학공학과 조교수이자 뇌 발달 및 신경정신 질환을 연구하는 애니 카투리아(Annie Kathuria)의 주저자는 말했습니다. "논문에서 볼 수 있는 대부분의 뇌 오가노이드는 대뇌 피질, 후뇌, 중뇌처럼 뇌의 한 영역입니다. 하지만 저희는 기초적인 전뇌 오가노이드를 개발했는데, 이를 다영역 뇌 오가노이드(MRBO)라고 부릅니다."

어드밴스드 사이언스(Advanced Science) 에 게재된 이 연구는 과학자들이 뇌 각 영역의 조직이 서로 연결되어 함께 작용하는 오가노이드를 제작한 최초의 사례 중 하나입니다. 인간 세포 기반 뇌 모델을 구축함으로써 조현병, 자폐증, 그리고 뇌 전체에 영향을 미치는 기타 신경 질환 연구에 새로운 가능성을 열게 될 것입니다. 이러한 연구는 일반적으로 동물 모델을 대상으로 진행됩니다.

카투리아와 그녀의 팀원들은 전뇌 오가노이드를 만들기 위해 먼저 뇌의 각 영역과 미발달한 혈관에서 신경 세포를 분리된 실험용 접시에 배양했습니다. 그런 다음, 생물학적 초강력 접착제 역할을 하는 끈적끈적한 단백질로 각 부분을 붙여 조직 간 연결을 형성했습니다. 조직이 함께 자라기 시작하면서 전기 활동을 일으키고 네트워크처럼 반응하기 시작했습니다.

다중 영역 미니 뇌 오가노이드는 다양한 유형의 신경 세포를 보유하고 있었으며, 그 특징은 생후 40일 된 인간 태아의 뇌와 유사했습니다. 실험실에서 제작된 소형 뇌 오가노이드는 인간 뇌 발달 초기 단계에서 일반적으로 관찰되는 다양한 유형의 세포 중 약 80%를 동일하게 발현했습니다. 실제 뇌에 비해 훨씬 작은 이 오가노이드는 600만~700만 개의 뉴런으로, 성인 뇌의 수백억 개에 비해 훨씬 작습니다. 이러한 오가노이드는 뇌 전체 발달을 연구할 수 있는 독특한 플랫폼을 제공합니다.

연구자들은 또한 뇌를 둘러싸고 어떤 분자가 통과할 수 있는지 제어하는 세포층인 혈액-뇌 장벽이 조기에 형성되는 것을 확인했습니다.

"신경발달 장애나 신경정신 질환을 이해하려면 인간 세포 모델을 연구해야 하지만, 자폐증만 연구하기 위해 환자의 뇌를 들여다보라고 할 수는 없습니다."라고 카투리아는 말했다. "전뇌 오가노이드를 사용하면 실시간으로 질환의 진행 과정을 관찰하고, 치료 효과가 있는지 확인하고, 심지어 환자 개개인에게 맞는 치료법을 찾을 수도 있습니다."

전뇌 오가노이드를 사용하여 실험 약물을 시험하는 것이 임상 시험 성공률을 높이는 데 도움이 될 수 있다고 연구진은 밝혔습니다. 1상 임상 시험에서 약물의 약 85%에서 90%가 실패합니다. 신경정신과 약물의 경우 실패율은 96%에 가깝습니다. 이는 과학자들이 약물 개발 초기 단계에서 주로 동물 모델을 연구하기 때문입니다. 전뇌 오가노이드는 인간 뇌의 자연스러운 발달 과정과 더 유사하여 더 나은 실험 대상이 될 가능성이 높습니다.

"조현병, 자폐증, 알츠하이머병 같은 질병은 뇌의 특정 부위가 아니라 뇌 전체에 영향을 미칩니다. 발달 초기에 무엇이 잘못되는지 이해할 수 있다면 약물 스크리닝을 위한 새로운 표적을 찾을 수 있을 것입니다."라고 카투리아는 말했습니다. "새로운 약물이나 치료법을 오가노이드에서 시험하고 실제로 오가노이드에 영향을 미치는지 확인할 수 있습니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/08/250803233113.htm