[뉴스웍스=문병도 기자] 조승우 기초과학연구원(IBS) 나노의학 연구단 연구위원 연구팀이 실제 인간 뇌와 유사한 환경을 구현한 '뇌 오가노이드 배양 플랫폼'을 개발하여 '미니 뇌'제작에 성공했다. '뇌 오가노이드'는 뇌 연구를 위한 최적의 모델로 각광받는다. 유도만능줄기세포를 배양하여 만들 수 있다.

기존 뇌 오가노이드는 태아 수준에 머물러 있다. 주로 사용하는 배양지지체가 뇌의 단백질 성분과 달라, 뇌 발달에 필요한 환경을 구현하지 못하기 때문이다. 오가노이드가 커질수록 중심부까지 산소 및 영양분 공급이 어려워 세포가 죽는 문제도 있었다.

연구진은 나노기술로 이러한 한계를 극복했다.

뇌의 미세환경과 유사한 젤리 형태의 '3차원 하이드로젤'을 개발했다. 세포를 제거한 뇌의 세포외기질을 활용한 것이다. 뇌 발달에 필요한 생화학적·물리적 환경을 만들 수 있게 됐다. 나아가 미세한 채널로 구성된 '미세유체칩'을 도입, 배양액 흐름을 정밀 조정하여 산소와 배양액을 중심부까지 효과적으로 공급하도록 했다. 하이드로젤을 이용해 뇌 오가노이드 배양실험을 진행했다. 그 결과 대뇌 피질을 구성하는 신경상피가 발달하여 뇌 주름이 다량 생성됐다. 신경세포·성상교세포·미세아교세포 등 다양한 뇌세포가 기존 방식보다 많이 발현했다. 뇌 구조 및 기능이 더욱 성숙해진 것이다.

미세유체칩을 적용하면 기존 뇌 오가노이드(2~3㎜) 보다 약 2배가 큰 4~5㎜수준으로 커지고 신경 기능이 증진됐다. 연구진은 실험에 따라 최대 8㎜까지 커지는 것을 확인했다.

조승우 연구위원은 "나노기술을 이용해 기존의 한계를 극복한 새로운 뇌 오가노이드 배양 플랫폼을 개발했다"며 "난치성 뇌질환 기전 규명 및 치료제 개발을 위한 효과적인 체외모델로 활용할 수 있다"라고 말했다. 조안나 박사와 진윤희 연구교수, 안연주 학생연구원이 참여한 이번 연구결과는 네이처 커뮤니케이션즈 온라인판에 게재됐다.

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