'미니 두뇌'의 성공적인 개발은 현대 생의학 공학 및 신경과학 분야의 중대한 돌파구입니다. - 사진: AI
존스 홉킨스 대학교(미국) 연구팀은 학술지 '어드밴스드 사이언스 '에 발표한 논문에서 이러한 신경 세포 집단이 생후 40일 된 인간 태아와 유사한 활동 수준을 보였다고 보고했습니다. 이는 파킨슨병이나 알츠하이머병과 같은 신경 질환 치료에 새로운 가능성을 열어줍니다.
'인공 두뇌'가 현실에 점점 가까워지고 있습니다.
인간 뇌 오가노이드로 알려진 이 세포 덩어리는 다양한 뇌 영역으로 분화할 수 있는 능력을 가진 다능성 줄기세포에서 배양됩니다. 이들은 의식은 없지만 기억과 학습과 같은 기본적인 기능을 수행할 수 있습니다.
최근 몇 년 동안 3D 기술의 발전 덕분에 이러한 오가노이드는 생체 전기 활동을 보여줄 뿐만 아니라 간단한 로봇을 제어하거나 심지어 퐁과 같은 기본적인 비디오 게임을 "플레이"할 수도 있게 되었는데, 이는 한때 신경생물학 분야의 경이로운 발견으로 여겨졌습니다.
하지만 현재까지 만들어진 대부분의 오가노이드는 대뇌 피질, 중뇌, 소뇌와 같은 특정 뇌 영역만을 모방할 뿐, 이러한 뇌 영역들이 실제 어떻게 기능을 조율하는지를 완벽하게 재현하지는 못하고 있습니다. 신경 발달 장애나 정신 질환을 연구 하려면 인간의 뇌 전체가 실제로 어떻게 작동하는지를 보여주는 모델이 필요합니다.
연구자 애니 카투리아에 따르면, 자폐증 연구를 위해 누군가에게 뇌 관찰을 허락해 달라고 요청할 수는 없습니다. 하지만 전뇌 오가노이드 모델을 이용하면 병리학적 과정을 직접 관찰하여 치료 효과를 확인하고, 나아가 개인 맞춤형 치료 계획을 세울 수 있습니다.
수년간의 실험 끝에 카투리아 연구팀은 세계 최초로 다중 영역 뇌 오가노이드(MRBO)를 개발했습니다. 먼저, 인간 뇌의 여러 영역에서 추출한 신경 세포와 기본적인 혈관을 각각 다른 배양 접시에 배양했습니다. 그런 다음, 일종의 "생물학적 강력 접착제" 단백질을 사용하여 이 영역들을 연결함으로써 조직들이 서로 연결되고 상호 작용할 수 있도록 했습니다.
그 결과, 뇌 영역들이 동기화된 전기 활동을 생성하기 시작하여 하나의 통합된 네트워크를 형성합니다. 특히, 연구팀은 혈뇌장벽의 초기 형성도 관찰했습니다. 혈뇌장벽은 뇌를 둘러싸고 있는 세포층으로, 어떤 물질이 뇌로 들어갈 수 있는지를 조절하는 역할을 합니다.
신경계 질환 치료의 새로운 가능성.
실제 인간의 뇌보다 훨씬 작지만, 각 MRBO에는 성인의 뇌에 수백억 개의 뉴런이 있는 것에 비해 600만~700만 개의 뉴런만 포함되어 있습니다. 그러나 초기 태아 발달 단계의 세포가 약 80% 정도 포함되어 있기 때문에, 이러한 모델은 전례 없는 분석 기회를 제공합니다.
존스 홉킨스 연구팀에 따르면, MRBO는 동물 대신 인간 모델을 사용하여 약물을 테스트하는 데 활용될 수 있습니다. 현재 1상 임상 시험에서 약물의 85~90%가 실패하며, 신경 질환 치료제의 경우 이 비율이 96%에 달하는데, 이는 주로 전임상 연구가 쥐나 다른 동물 모델에 의존하기 때문입니다.
MRBO 검사로 전환하면 진행 속도를 높이고 성공률을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.
"알츠하이머병, 자폐증, 정신분열증은 모두 뇌의 특정 부위가 아닌 전체에 영향을 미칩니다. 뇌 발달 초기 단계에서 어떤 일이 일어나는지 이해한다면 완전히 새로운 치료 목표를 찾을 수 있을지도 모릅니다."라고 연구원 애니 카투리아는 말했습니다.
전문가들은 이번 연구를 현대 생의학 공학 및 신경과학 분야의 중대한 돌파구로 평가합니다. 복잡한 장기 유사체 모델을 기반으로 과학자들은 환자 맞춤형 진단 및 치료로 나아갈 수 있으며, 각 환자에게 맞는 고유한 뇌 모델을 구축하여 약물 효과를 정확하게 평가할 수 있게 됩니다.
또한, 미래의 잠재력에는 뇌-컴퓨터 인터페이스는 물론 생체 오가노이드를 기반으로 한 인공지능의 새로운 방향까지 포함됩니다.
출처: https://tuoitre.vn/dot-pha-nuoi-cay-thanh-cong-nao-nguoi-thu-nho-20250729171444933.htm
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