혈액에서 배양한 줄기세포로 ‘중뇌’ 개발

원문보기:  http://news.khan.co.kr/kh_news/khan_art_view.html?artid=201607290101015&code=610100

줄기세포를 이용해 만든 중뇌 오르가노이드’의 모습. 지름 2㎜로 임신 중기 태아의 중뇌 크기와 비슷하다. 연합뉴스

한인 과학자들이 주도한 국제연구팀이 사람의 혈액에서 배양한 줄기세포를 이용해 뇌의 일부인 ‘중뇌’를 만드는 데 성공했다. 파킨슨병 치료를 목적으로 3차원 형태로 만들어 그동안 연구에 이용하던 동물실험의 한계를 뛰어넘을 것으로 기대된다.

싱가포르의 듀크대-싱가포르 국립의대 제현수 교수와 싱가포르유전체연구소 연구팀(응헉휘 소장, 조중현 박사)은 공동연구를 통해 “줄기세포를 이용해 ‘중뇌 오르가노이드(Midbrain-like Organoids)’를 만드는 데 성공했다”고 밝혔다. 오르가노이드는 실험실에서 인공적으로 배양한 소규모 장기를 말한다. 연구결과는 생명과학분야 유명 학술지 ‘셀 스템 셀(Cell Stem Cell)’에 28일(현지시간) 게재됐다.

연구진은 세계 최초로 실험실에서 줄기세포를 이용해 중뇌를 만들어냈다. 2013년 뇌 유사 조직인 ‘미니 뇌’가 만들어진 적이 있지만 중뇌가 개발된 것은 처음이다. 중뇌는 뇌의 한가운데 위치한다. 팔과 다리를 움직이는 운동기능에 관여하는 중뇌는 대표적인 신경퇴행성질환인 파킨슨병과 연관성이 깊다.

연구진은 줄기세포를 이용해 지름 2㎜ 길이의 중뇌를 만들었다. 임신 중기 태아의 중뇌 크기와 비슷할 정도로 작다. 이 중뇌는 인간의 중뇌를 구성하는 세포들이 겹겹이 쌓여 있는 형태로 구성됐다.

특히 이 중뇌에서는 파킨슨병에 관여하는 ‘흑질(Substantia nigra)’을 구성하는 핵심 물질인 ‘뉴로멜라닌’을 만든다는 점이 확인됐다. 신경세포들이 네트워크를 구성하며 신경전달물질인 도파민을 생성하는 것도 관찰됐다.

연구진은 중뇌 오르가노이드를 파킨슨병 연구에 이용할 수 있을 것으로 내다보고 있다. 예를 들어 파킨슨병 환자에게서 배양한 줄기세포를 이용해 중뇌 오르가노이드를 만들면 도파민 신경세포 문제, 화합의약품 테스트 등 다양한 연구를 시행할 수 있을 것으로 전망된다. 또한 뇌는 조직검사가 불가능한 영역이지만, 중뇌 오르가노이드를 이용해 조직검사를 시행할 수도 있고 특정 약물을 주입했을 때 도파민의 증감, 변화 등을 관찰함으로써 개별 환자에게 적합한 약물을 결정하는 연구가 가능해진다.

제현수 교수는 “중뇌 오르가노이드를 통해 뇌 조직의 성장을 계속 관찰하며 파킨슨병의 발병 원인과 작용원리 등을 규명할 수 있을 것으로 보인다”고 말했다.

이 연구에는 고한석 존스홉킨스의대 교수, 신주헌 존스홉킨스병원 교수, 조남준 난양공과대학 교수 등 한인 과학자들이 대거 참여했다.