새로운 연구에 따르면 '미니 뇌'가 알츠하이머 병 치료법 개발을 가속화 할 수 있습니다.

혁신적인 새로운 방법을 사용하여, 사스캐처원 대학(USask) 연구원은 줄기세포로부터 소형 유사 장기를 만들어 알츠하이머병을 진단하고 치료하고 있습니다.

타일러 웬젤 박사가 줄기세포를 이용해 소형 뇌를 만드는 아이디어를 처음 떠올렸을 때, 그는 자신의 작품이 얼마나 성공할지 전혀 예상하지 못했습니다. 이제 웬젤 박사의 "미니 뇌"는 알츠하이머병을 비롯한 뇌 질환의 진단 및 치료 방식에 혁명을 일으킬 수 있습니다.

"우리의 미친 아이디어가 성공할 거라고는 꿈에도 생각지 못했습니다."라고 그는 말했다. "이 [미니 뇌]는 혈액으로 만든 진단 도구로 사용될 수 있을 겁니다."

웬젤은 의과대학 정신과에서 박사후 연구원으로 재직 중이었으며, 다렐 무소 박사의 지도를 받아 "미니 뇌"라는 개념을 개발했습니다. 더 정확히 말하면 뇌 기관체의 독특한 모델입니다.

인간 줄기세포는 신체의 거의 모든 세포로 변형될 수 있습니다. 웬젤은 인간 혈액에서 채취한 줄기세포를 사용하여 약 3mm 크기의 소형 인공 장기를 만들어냈습니다. 마치 누군가가 다시 매끈하게 다듬으려 애쓰는 껌 조각과도 같았습니다.

이러한 "미니 뇌"는 혈액 샘플에서 줄기세포를 추출한 후, 이 줄기세포를 기능하는 뇌 세포로 전환하여 만들어집니다. 연구에 작은 합성 오가노이드를 사용하는 것은 새로운 개념이 아니지만, 웬젤 연구실에서 개발된 "미니 뇌"는 매우 독특합니다. 웬젤 연구실의 뇌는 네 가지 유형의 뇌세포로 구성되어 있는 반면, 대부분의 뇌 오가노이드는 뉴런으로만 구성되어 있습니다.

실험 결과, 웬젤의 "미니 뇌"는 성인 인간의 뇌를 더욱 정확하게 반영하여 알츠하이머병과 같은 성인 신경 질환에 대한 더욱 자세한 연구가 가능해졌습니다.

그리고 알츠하이머병 환자의 줄기세포로 만든 "미니 뇌"의 경우, 웬젤은 이 인공 장기가 알츠하이머병의 병리를 나타냈지만, 그 규모는 더 작았다는 것을 발견했습니다.

"줄기세포가 인체의 어떤 세포든 될 수 있다면, '전체 장기와 유사한 것을 만들 수 있을까?'라는 의문이 제기되었습니다." 웬젤은 말했다. "이걸 개발하면서, 만약 이것이 진짜 인간의 뇌라면, 환자가 알츠하이머병 같은 질병을 앓고 있다면, 우리가 '미니 뇌'를 배양한다면, 이론적으로 그 작은 뇌가 알츠하이머병에 걸릴 거라는 황당한 생각이 들었습니다."

웬젤은 이 기술이 알츠하이머병 환자, 특히 농촌 및 오지 지역의 의료 서비스 제공 방식을 바꿀 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 언급했습니다. 이 선구적인 연구는 이미 캐나다 알츠하이머 협회의 지원을 받았습니다.

웬젤과 그의 동료들이 알츠하이머병과 같은 신경계 질환을 소량의 혈액 샘플만으로 진단하고 치료하는 신뢰할 수 있는 방법을 개발할 수 있다면(비교적 보관 기간이 길고 택배로 배송 가능) 환자가 병원이나 전문 진료소까지 갈 필요 없이 의료 자원을 크게 절약하고 환자의 부담을 줄일 수 있을 것입니다.

"이론적으로 이 도구가 우리가 생각하는 대로 작동한다면, 라로슈나 라롱에서 대학으로 혈액 샘플을 보내 진단을 내릴 수 있을 겁니다."라고 그는 말했습니다.

"미니 두뇌"에 대한 초기 개념 증명은 매우 고무적이었습니다. 즉, 웬젤의 다음 단계는 더 많은 환자 풀로 테스트를 확대하는 것입니다.

연구진은 또한 미니 뇌 연구의 범위를 확장하는 데 관심을 가지고 있습니다. 웬젤은 미니 뇌가 다른 뇌 질환이나 신경학적 질환을 정확하게 반영한다는 것을 확인할 수 있다면, 진단 속도를 높이거나 환자의 약물 효과를 시험하는 데 활용될 수 있을 것이라고 말했습니다.

예를 들어, 웬젤은 서스캐처원에서 정신과 의사를 만나기까지 오랜 시간이 걸린다는 점을 지적했습니다. 만약 이 "미니 뇌"를 활용하여 우울증 환자에게 어떤 항우울제가 가장 효과적인지 판단할 수 있다면, 의사를 만나 처방전을 받는 데 걸리는 시간을 크게 줄일 수 있을 것입니다.

페트리 접시 속 '미니 뇌' - 알츠하이머병 환자의 줄기세포로 만들어진 오가노이드는 알츠하이머병의 병리학적 특징을 보이지만, 그 크기는 더 작습니다. 사진 제공: USask/David Stobbe.

고등학교 과학 교사 출신으로 연구와 학계로 옮겨간 웬젤은 "연구의 본질", 즉 가설을 세우고 실험을 통해 검증하는 과정이 자신의 일에 대한 열정을 불러일으킨다고 말했습니다.

최초의 "미니 두뇌"의 놀라운 성공은 너무나 놀라워서 웬젤은 아직도 그것을 완전히 이해할 수 없다고 인정했습니다.

"아직 믿기지 않지만, 이런 일이 일어났다는 게 정말 큰 동기 부여가 됩니다." 웬젤은 말했다. "이번 일은 사회에 큰 영향을 미치고, 진정한 변화를 만들어낼 수 있는 계기가 될 거라고 생각합니다. 의학계를 바꿀 잠재력이 있는 일이죠."

해당 연구의 결과는 Frontiers in Cellular Neuroscience 저널 에 게재된 논문에 자세히 설명되어 있습니다.