IBS 연구팀, 뇌 환경과 비슷한 뇌 오가노이드 배양 플랫폼 개발

국내 연구진이 배양 플랫폼을 통해 실제 신생아 뇌에 가까운 수준으로 정교한 ‘미니 뇌(오가노이드)’ 제작에 성공했다.

기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단 조승우 연구위원 연구팀은 실제 인간 뇌와 비슷한 환경의 ‘줄기세포 배양 플랫폼’을 개발해 ‘미니 뇌(오가노이드)’ 제작에 성공했다고 5일 밝혔다. 신생아의 뇌에 가까운 수준으로 정교하고 성숙한데다 기존 국내·외에서 배양됐던 미니뇌보다 2배 이상 크다.

‘뇌 오가노이드’는 뇌 연구를 위한 최적의 모델로 각광받는다.

뇌 오가노이드는 유도만능줄기세포(체세포를 역분화시켜 다양한 세포로 분화할 수 있도록 만든 줄기세포)를 배양해 만든다.

기존 뇌 오가노이드는 배양 지지체가 뇌 발달에 필요한 환경을 구현하지 못해 성숙도가 태아 수준으로 낮고 오가노이드가 커질수록 중심부까지 산소와 영양분을 공급하기 어려워 세포가 죽는 등 한계가 있었다.

연구팀은 나노기술로 이러한 한계를 극복했다. 우선 뇌의 세포외기질(세포 밖 물질)과 비슷한 젤리 형태의 3차원 하이드로젤을 개발했다.

이어 미세한 채널로 이뤄진 미세 유체 칩(마이크로미터, 즉 100만분의 1ｍ 크기지름의 미세한 관 안에서 액체 흐름을 조종해 각종 시료를 처리할 수 있는 칩)을 도입, 산소와 배양액이 오가노이드 중심부까지 효과적으로 전달될 수 있도록 했다. 미세유체칩을 적용하면 기존 뇌 2~3㎜ 보다 약 2배가 큰 4~5㎜ 수준으로 커지고 신경 기능이 증진됐다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 실험에 따라 최대 8㎜까지 커지는 것을 확인했다. 이로써 기존보다 월등히 크고 발달한 인조 뇌를 제작할 수 있게 됐다.

조승우 연구위원은 “나노기술을 이용해 기존의 한계를 극복한 새로운 뇌 오가노이드 배양 플랫폼을 개발했다”며 “이는 난치성 뇌질환 기전 규명 및 치료제 개발을 위한 효과적인 체외모델로 활용할 수 있다”고 말했다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications) 이날 자 온라인판에 실렸다.

대전=강은선 기자 groove@segye.com

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