조승우 연구위원, 조안나 박사, 진윤희 연구교수, 안연주 학생연구원
치매·파킨슨 병 등 난치성 뇌질환 연구에 이용될 ‘미니 뇌(腦)’가 더 크고 성숙하게 제작됐다.
5일 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단은 조승우 연구위원(연세대 생명공학과 교수) 연구팀이 ‘미니 뇌’ 제작에 성공했다고 밝혔다.
IBS에 따르면, 이번 미니 뇌는 실제 인간 뇌와 유사한 환경을 구현해 개발한 ‘뇌 오가노이드(장기유사체) 배양 플랫폼’을 통해 만들어졌다.
뇌 연구를 위한 최적의 모델로 각광받는 뇌 오가노이드는 유도만능줄기세포를 배양해 만든다. 그러나 기존 뇌 오가노이드는 주로 사용하는 배양 지지체가 뇌의 단백질 성분과 달라 뇌 발달에 필요한 환경을 구현하지 못해, 성숙도가 태아 수준에 머물러 있었다.
오가노이드가 커질수록 중심부까지 산소 및 영양분 공급이 어려워 세포가 죽는 문제도 있었다.
연구팀은 나노기술로 이러한 한계를 극복했다는 설명이다. 뇌의 미세환경과 유사한 젤리 형태의 ‘3차원 하이드로젤’을 개발, 뇌 발달에 필요한 생화학적·물리적 환경을 조성했다.
이 하이드로젤을 이용해 배양실험을 진행한 결과, 대뇌 피질을 구성하는 신경상피가 발달해 뇌 주름이 다량 생성됐다. 신경·성상교·미세아교세포 등 다양한 뇌세포도 기존의 방식보다 많이 발현했다. 뇌 구조와 기능이 더 성숙해진 셈이다.
미세한 채널로 구성된 ‘미세유체칩’도 도입했다. 배양액 흐름을 정밀하게 조정, 산소·배양액을 중심부까지 효과적으로 공급키 위해서다.
이를 적용한 결과 기존 뇌 오가노이드 크기인 2~3mm보다 약 2배 더 커지고 신경 기능이 증진된 것으로 나타났다. 실험에 따라 최대 8mm까지 커지는 것이 확인됐다.
조승우 연구위원은 “뇌 오가노이드 배양 플랫폼은 난치성 뇌질환 기전 규명 및 치료제 개발을 위한 효과적인 체외모델로 활용할 수 있다”고 말했다.
한편, 조안나 박사·진윤희 연구교수·안연주 학생연구원 등이 주저자로 참여한 이번 성과는 네이처 커뮤니케이션즈 온라인 판에 게재됐다. | 
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