과학자들은 뇌 전체를 모방하는 독특한 유기체를 키웠습니다.

존스홉킨스 대학교 연구진은 신경 조직과 미발달 혈관을 포함하는 독특한 인간 뇌 오가노이드를 배양했습니다. 이 개발은 자폐증과 같은 신경정신 질환 연구에 획기적인 진전을 가져올 수 있습니다.

"차세대 오가노이드를 개발했습니다."라고 JHU 생체의학공학과 조교수이자 뇌 발달 및 신경정신 질환을 연구하는 애니 카투리아(Annie Kathuria)의 주저자는 말했습니다. "일반적으로 연구에서는 뇌의 한 부분, 즉 피질, 후뇌, 중뇌 중 하나만을 나타내는 오가노이드를 개발합니다. 하지만 저희는 다영역 뇌 오가노이드(MRBO)라고 부르는 기초적인 뇌 전체 오가노이드를 배양할 수 있었습니다."

어드밴스드 사이언스(Advanced Science) 저널에 게재된 이 연구는 과학자들이 모든 주요 뇌 영역의 조직이 서로 상호작용하는 오가노이드를 최초로 개발한 사례 중 하나입니다. 이는 조현병이나 자폐증처럼 뇌 전체에 영향을 미치는 질병을 연구하는 데 특히 중요합니다. 지금까지 이러한 연구는 주로 동물 모델을 대상으로 진행되어 왔습니다.

MRBO를 배양하기 위해 카투리아 연구팀은 먼저 뇌의 여러 부분에서 채취한 신경 세포와 미발달 혈관을 별도의 배양 접시에 담아 배양했습니다. 그런 다음 특수 "접착제" 단백질을 사용하여 이 부분들을 연결하여 조직들이 서로 성장하고 소통할 수 있도록 했습니다. 오가노이드가 성장함에 따라 신경망 활동을 나타내는 전기 신호가 나타나기 시작했습니다.

제작된 오가노이드에는 발달 40일차의 인간 배아 뇌에 존재하는 것과 유사한 다양한 신경 세포가 포함되어 있었습니다. 실험실에서 제작된 이 미니 뇌 구조는 인간 뇌 발달 초기 단계에 특징적인 세포 유형의 약 80%를 재현하는 데 성공했습니다.

MRBO는 실제 뇌에 비해 상당히 작지만(성인의 수천억 개에 비해 약 600만~700만 개의 뉴런) 뇌 전체의 발달을 연구할 수 있는 독특한 플랫폼을 제공합니다.

또한 이 오르가노이드는 뇌로 물질이 들어가는 것을 제어하는 세포층인 혈액-뇌 장벽의 초기 형태를 보여주었습니다.

"신경발달 장애나 정신 질환을 이해하려면 인간 세포를 연구해야 합니다. 하지만 자폐증을 연구하기 위해 누군가에게 뇌를 '빌려달라고' 부탁할 수는 없습니다."라고 카투리아는 설명합니다. "전뇌 오가노이드를 사용하면 질병 진행 과정을 실시간으로 관찰하고, 치료법을 시험하고, 심지어 맞춤형 치료법을 개발할 수도 있습니다."

과학자들은 이러한 오가노이드를 신약 시험에 사용하면 임상 시험의 효율성을 높일 수 있다고 지적합니다. 현재 약물의 85%에서 90%가 1상 임상시험에서 실패하며, 신경정신과 약물의 경우 실패율이 최대 96%에 달합니다. 동물 모델은 대부분 개발 초기 단계에 사용되는 반면, MRBO는 인간 뇌 발달을 더 잘 재현하여 더 정확한 모델로 활용할 수 있기 때문입니다.

"조현병, 자폐증, 알츠하이머병은 특정 영역뿐 아니라 뇌 전체에 영향을 미칩니다."라고 카투리아는 말합니다. "발달 초기 단계에서 무엇이 잘못되었는지 이해할 수 있다면, 치료 및 약물 개발의 새로운 표적을 찾을 수 있습니다. 이러한 오가노이드에서 약물을 직접 시험하고, 인체 임상 시험에 들어가기 전에 그 효과를 평가할 수 있습니다."