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과학자들은 작고 입체적인 인간의 뇌와 유사한 구조를 갖는 바이오 생체장기인 ldquo;뇌 오가노이드(cerebral organioids) rdquo;를 배양하여 희귀한 뇌 질환을 연구하는 방법을 찾고 있다. 세르지우 파스카와 스탠포드 의대 동료들은 티모시(Timothy) 증후군을 가진 미니 뇌를 배양했다. 가장 큰 미니 뇌도 약 4mm에 그쳐 해삼이나 해파리의 뇌 크기에 불과하지만 임신 기간 중 뇌의 서로 다른 영역이 어떻게 융합되는지에 대한 통찰력을 제공할 수 있다. 티모시 증후군은 기형, 신경학적 결함, 부정맥, 자폐스펙트럼장애 등 심한 장애를 일으키는 희귀 질환이다. 종종 아동기 조기 사망으로 이어지고 연구하기가 극도로 어려웠다. 티모시 증후군, 중증 간질, 자폐증으로 고통받던 3명의 환자로부터 기증받은 뇌세포를 지금은 표준이 된 기술을 이용하여 배아와 같은 줄기세포를 배양했다. 적절한 영양분을 공급하자 줄기세포는 뇌세포로 성장했으며 피질 타원체(cortical spheroid)로 알려진 두 개의 작은 공이 되었다. 하나는 뇌의 심층부를 다른 하나는 피질을 모방한 것이다. 두 타원체가 융합된 후 과학자들은 며칠 동안 신경세포의 거동을 관찰했다. 건강한 뇌에서는 심층부의 뉴런이 피질의 뉴런으로 이전되어 언어, 판단, 계획, 사고 등을 담당하는 회로를 구성한다. 하지만 실험실에서 배양된 미니 뇌의 뉴런은 정상 뉴런보다 더 많이 이동하고 건너뛰는 것이 관측되었다. 하버드 대학에서 수행된 유사한 연구에서는 오가노이드를 최소 9개월 동안 배양한 새로운 기록을 세웠다. 연구팀은 이전 미니 뇌에서 볼 수 없었던 다양한 뉴런 그룹을 찾았으며, 보다 실제 뇌에 근접한 수준에 도달할 수 있었다. 이 연구는 폭발적으로 성장하고 있는 뇌 오가노이드 분야의 일부로 논란을 일으키고 있기도 하다. 2013년에 시작된 이 연구는 배양된 미니 뇌도 고통을 느끼거나 의식을 가질 수 있느냐는 질문을 포함하여 윤리적 문제의 핵심에 놓여 있다. 하지만 과학자들은 실험실에서 배양된 뇌를 통해 연구할 수 있는 새로운 기회에 고조되어 있다. 과학자들은 조현병, 자폐증, 알츠하이머와 같은 신경질환을 모방할 수 있는 미니 뇌를 이용하여 무엇이 잘못되었고 어떻게 치료할 수 있는지 알고 싶어 한다. 실험실에서 인공적으로 배양된 뇌를 통해 그동안 연구가 어려웠던 신경질환에 대한 이해를 높이는 기회를 맞고 있지만 윤리적 문제도 직면하고 있음을 알 수 있다. |
