돌이킬 수 없었던 腦損傷… 줄기細胞로 되돌린다

東亞日報
入力 2024年 4月 26日 03時 00分

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現代醫學 ‘不可能의 領域’ 開拓하나
美硏究팀, 쥐의 腦回復實驗成功

과학자들이 줄기세포를 사용해 손상된 뇌 조직을 재생하는 데 성공했다. 뇌의 구조를 나타낸 이미지. 게티이미지코리아 — 科學者들이 줄기細胞를 使用해 損傷된 腦組織을 再生하는 데 成功했다. 腦의 構造를 나타낸 이미지. 게티이미지코리아

科學者들이 쥐의 줄기細胞로 腦神經細胞를 再生하는 데 成功했다. 한番損傷되면 돌이킬 수 없는 腦는 現代醫學에서도 對處가 不可能한 領域으로 꼽힌다. 이番硏究로 疾病과 老化로 잃어버린 腦機能을 回復할 수 있는 길이 열릴지 注目된다.

크리스틴 볼드윈 美國 컬럼비아대 敎授硏究팀과 준 優美國 텍사스대 사우스웨스턴 메디컬센터 敎授硏究팀은 줄기細胞로 쥐의 一部腦機能을 회복시키고 正常的으로 作動한 結果를 確認한 2篇의 論文을 各各 26日(現地時間) 國際學術誌 셀에 發表했다. 2件의 論文으로 公開된 이番硏究에선 쥐의 줄기細胞를 活用해 電腦形成과 嗅覺機能再生에 成功했다. 쥐를 活用해 이뤄진 實驗인 만큼 사람에게 適用되기까지는 갈 길이 멀지만 줄기細胞가 腦再生에 關與하고 安全하게 作用할 수 있다는 事實을 確認한 것으로도 意味 있는 進展이라는 評價다.

볼드윈 敎授는 “이番硏究는 腦機能을 回復하기 위해 合成神經回路를 使用하는 腦의 潛在的柔軟性을 보여줬다”고 說明했다. 禹敎授는 “다른 種의 腦組織을 生成할 수 있게 되면 腦發達과 進化를 理解하는 데 밑바탕이 될 수 있다”고 自評했다.

이들 硏究에선 初期段階의 胚芽에 줄기細胞를 注入해 遺傳的으로 缺乏된 臟器나 組織을 補完하는 ‘胚盤胞補完’ 技術이 使用됐다.

禹敎授 팀은 腦에서 特定部位를 除去한 뒤 再生하기 위해 먼저 特定組織의 發達을 主導하는 遺傳子를 效率的으로 識別할 수 있는 ‘크리스퍼’ 基盤 플랫폼을 開發했다. DNA에서 發見되는 特徵的인 鹽基序列人 크리스퍼는 遺傳子의 機能을 人爲的으로 矯正하는 데 活用된다.

줄기세포를 사용해 손상된 뇌 신경세포를 재생하는 실험에 사용된 생쥐. 게티이미지코리아 — 줄기細胞를 使用해 損傷된 腦神經細胞를 再生하는 實驗에 使用된 생쥐. 게티이미지코리아

禹敎授 팀은 크리스퍼 基盤 플랫폼을 使用해 쥐의 電腦發達에 必要한 遺傳子를 추려냈다. 7種類의 遺傳子를 對象으로 調査한 結果 ‘Hesx1’이란 이름의 遺傳子가 前腦를 形成하는 데 影響을 미치는 것으로 나타났다. 이 遺傳子의 機能을 作動하지 않게 하자 前腦가 없는 쥐들을 安定的으로 만들어낼 수 있었다.

禹敎授 팀은 쥐 줄기細胞를 利用해 組織을 復元하는 方法으로 前腦를 形成할 수 있는지 實驗했다. Hesx1 遺傳子를 除去한 初期胚芽狀態인 쥐에 줄기細胞를 注入한 結果 이 細胞들은 細胞의 빈 部分을 채우면서 前腦를 形成했다. 이렇게 形成된 電腦는 母體인 쥐와 同一한 速度로 發達했다. 生成된 神經細胞는 다른 神經細胞에 問題없이 信號를 傳達했다. 電腦形成에 關與하는 遺傳子 없이 줄기細胞를 活用해 正常的으로 前腦를 形成한 것이다.

볼드윈 敎授 팀도 胚盤胞補完技術을 活用했다. 特定遺傳子를 使用해 쥐의 胚芽에서 嗅覺感覺에 關與하는 神經細胞를 除去하거나 비활성화한 뒤 줄기細胞를 注入했다. 그 結果 쥐의 嗅覺神經細胞를 無事히 再生하는 데 成功했다.

硏究팀은 또 胚盤胞補完技術에서 使用되는 方式에 따라 神經細胞의 再生力과 機能回復力에 差異가 있다는 事實도 確認했다. 遺傳子를 비활성화하는 方式은 遺傳子를 除去하는 方式보다 神經細胞를 再生하는 데 유리한 것으로 나타났다. 反面再生된 神經細胞의 機能은 遺傳子를 完全히 除去한 뒤 再生했을 때 더 精巧하게 復元됐다. 嗅覺과 關聯한 神經細胞를 回復한 쥐들에게 숨겨진 쿠키를 찾게 하는 實驗에서 遺傳子가 除去됐던 쥐들이 쿠키를 더 잘 찾아냈다.

이番에 進行된 두 硏究는 다른 種의 줄기細胞를 活用해 腦를 발달시킬 수 있다는 事實도 示唆한다. 앞서 學界에선 胚盤胞補完技術을 活用해 돼지의 줄기細胞로 人間의 臟器를 키우는 實驗을 해왔다. 지난해 돼지 身體에서 人間의 伸張을 키워내는 試圖가 成功한 게 代表的인 事例다. 앞으로는 이러한 成功事例가 腦에서도 나올 수 있다는 얘기다.

禹敎授硏究팀은 後續硏究에서 野生齧齒類로 實驗을 進行할 計劃이다. 그는 “全世界에는 2000種以上의 齧齒類가 있는데 이들 中 많은 種은 우리가 實驗室에서 흔히 硏究하는 齧齒類와 다르게 行動한다”면서 “種間神經細胞胚盤胞技術을 使用한 實驗은 潛在的으로 그 種의 腦가 어떻게 發達하고, 進化하고, 機能을 하는지 硏究할 수 있는 門을 열어줄 수 있다”고 말헸다. 다만 禹敎授는 人間의 腦에 이番硏究를 適用하기까지는 技術的, 倫理的課題가 남아있다고 덧붙였다.

박정연 동아사이언스 記者 hesse@donga.com

#腦 #損傷 #줄기細胞