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신생아 뇌 수준 '미니 뇌' 제작…치매 연구 등에 활용

송고시간2021-08-05 18:00

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기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단 조승우 연구위원 연구팀은 실제 인간 뇌와 비슷한 환경의 배양 플랫폼을 통해 미니 뇌(오가노이드) 제작에 성공했다고 5일 밝혔다.

신생아의 뇌에 가까운 수준으로 정교하며, 크기도 기존보다 크다.

조승우 연구위원은 "나노 기술을 이용해 새로운 뇌 오가노이드 배양 플랫폼을 개발했다"며 "치매와 파킨슨병 등 난치성 뇌 질환 연구에 기여할 것"이라고 말했다.

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IBS 연구팀, 뇌 환경과 비슷한 뇌 오가노이드 배양 플랫폼 개발

기존 뇌 오가노이드와 연구팀이 개발한 미니 뇌 이미지 비교
기존 뇌 오가노이드와 연구팀이 개발한 미니 뇌 이미지 비교

[IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단 조승우 연구위원 연구팀은 실제 인간 뇌와 비슷한 환경의 배양 플랫폼을 통해 미니 뇌(오가노이드) 제작에 성공했다고 5일 밝혔다.

신생아의 뇌에 가까운 수준으로 정교하며, 크기도 기존보다 크다.

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.

연구팀이 개발한 미니 뇌 배양 플랫폼 모식도
연구팀이 개발한 미니 뇌 배양 플랫폼 모식도

[IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]

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

이어 미세한 채널로 이뤄진 미세 유체 칩(마이크로미터, 즉 100만분의 1m 크기 지름의 미세한 관 안에서 액체 흐름을 조종해 각종 시료를 처리할 수 있는 칩)을 도입, 산소와 배양액이 오가노이드 중심부까지 효과적으로 전달될 수 있도록 했다.

개발한 하이드로젤을 이용해 뇌 오가노이드 배양 실험을 한 결과 대뇌피질을 구성하는 신경상피가 발달해 뇌 주름이 다량 생성된 모습을 보였다.

연구팀이 개발한 뇌 오가노이드의 3차원 이미지 분석
연구팀이 개발한 뇌 오가노이드의 3차원 이미지 분석

[IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]

또 신경세포·성상교세포·미세아교세포 등 다양한 뇌세포가 발현한 것을 확인했다.

기존 2∼3㎜의 뇌 오가노이드보다 크기는 2배 수준으로 크고, 신경 기능도 더 발달했다고 연구팀은 설명했다.

조승우 연구위원은 "나노 기술을 이용해 새로운 뇌 오가노이드 배양 플랫폼을 개발했다"며 "치매와 파킨슨병 등 난치성 뇌 질환 연구에 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications) 이날 자 온라인판에 실렸다.

jyoung@yna.co.kr

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