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"복잡한 뇌 신경회로, 이제 실험실에서 만든다"

KIST 뇌과학연구소, 뇌 신경회로 3차원 구현 기술 개발


KIST 뇌과학연구소, 뇌 신경회로 3차원 구현 기술 개발

(서울=연합뉴스) 신선미 기자 = 국내 연구진이 뇌 속 복잡한 신경회로를 실험실에서 구현하는 기술을 개발했다. 뇌 회로의 구조는 물론 기능까지 재현할 수 있어 뇌 질환 이해에 도움을 줄 것으로 기대를 모은다.

한국과학기술연구원(KIST)은 최낙원·허은미 뇌과학연구소 박사팀이 세포를 붙일 수 있는 단백질인 '콜라겐'을 특정 방향으로 정렬하는 기술을 개발하고, 여기에 뇌를 구성하는 신경세포를 심어 3차원(3D)으로 배양하는 데 성공했다고 13일 밝혔다.

우리 몸속 장기와 조직을 이루는 세포는 특정한 방향으로 정렬돼 있어 구조적인 특성을 만들고, 이로 인해 생물학적인 기능을 할 수 있게 된다. 따라서 실험실 등 체외환경에서 장기나 조직을 인공적으로 만들 때는 세포의 방향성 모사가 필수적인데, 이번 연구에서 새 방법을 마련한 것이다.

연구진은 새 기술을 적용해 뇌 부위 중 '해마'에서 학습과 기억을 담당하는 부분인 'CA3-CA1'을 이루는 신경세포의 회로를 제작했다. 신경회로의 구조에 맞게 콜라겐을 배열한 뒤 여기에 CA3, CA1에서 추출한 신경세포를 심었다. 신경세포는 콜라겐의 모양을 따라 성장했고, 실제 모양과 동일한 신경회로가 탄생했다. 콜라겐이 신경세포 배양에서 '틀'로 작용한 셈이다. 이어 연구진은 이렇게 만든 신경회로가 기능을 한다는 것도 확인했다.

최낙원 박사는 "이 기술은 정상적인 신경회로뿐 아니라 알츠하이머병, 파킨슨병 등 질병 상태의 신경회로까지 재구축하는 데도 적용할 수 있다"고 말했다. 허은미 박사는 "다양한 뇌 질환·장애와 신경회로의 기능장애 사이의 연관성을 이해하는데 한 걸음 더 다가갈 수 있을 것"이라고 전망했다.

이번 연구는 미래창조과학부 뇌과학원천기술개발사업, KIST Young Fellow 사업, 미래선도형융합연구단사업의 지원으로 수행했다.

연구 결과는 온라인 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications) 1일 자에 실렸으며, 21일에는 네이처 리뷰스 머터리얼스'(Nature Reviews Materials)에 연구 하이라이트로 다시 소개될 예정이다.

해마 속 CA3, CA1 세포들을 기를 수 있는 3차원 세포 배양 틀(위). 여기 신경세포를 넣고 배양하면, 실제 세포의 성장 방향이 일정하게 유도된다.(아래) [KIST 제공=연합뉴스]
해마 속 CA3, CA1 세포들을 기를 수 있는 3차원 세포 배양 틀(위). 여기 신경세포를 넣고 배양하면, 실제 세포의 성장 방향이 일정하게 유도된다.(아래) [KIST 제공=연합뉴스]

sun@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2017/02/13 12:00 송고

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