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2017년 11월 25일 토요일

미니 뇌가 밝히는 조현병의 기원


(In cerebral organoids generated from stem cells of patients with schizophrenia, (image on the right), disruption in the layers of stem cell (red) surrounding the brain-like ventricles was evident as early as two weeks into the development of the organoids – roughly comparable to the first trimester of pregnancy. Formation of neurons (green) is clearly impaired compared to the control figure. Credit: M. Stachowiak)


 과거 정신분열증이라고 불린 조현병 (schizophrenia)은 사회적 편견이 심한 정신 질환 가운데 하나입니다. 사실 생각보다 유병률이 낮지 않은데다 약물과 다른 치료로 조절이 가능한 경우도 많은데도 불치병으로 여겨지는 경향이 있습니다. 다만 그 원인에 대해서는 아직 잘 모르는 부분이 많습니다. 


 최근 과학자들은 뇌의 구조와 기능 이상이 조현병의 가장 중요한 원인이라는 증거를 발견했습니다. 다만 뇌의 복잡성 때문에 구체적인 기전을 밝히는 것은 상당히 어려운 일이었습니다. 그런데 줄기세포를 이용한 미니 뇌가 조현병 연구에서 새로운 해결책을 제시하고 있습니다. 인간의 뇌를 키워서 문제를 확인하긴 어렵지만, 작은 미니 뇌를 실험실에서 키울 순 있기 때문입니다. 


 버팔로 대학의 마이클 스타초비악(Michal K. Stachowiak) 교수가 이끄는 연구팀은 유도만능 줄기세포(iPSC)를 이용해서 조현병의 발병 메카니즘에 중요한 영향을 미치는 경로를 조사했습니다. 이들이 연구한 것은 Integrative Nuclear FGFR 1 Signaling (INFS) 경로라는 다소 복잡한 유전자 경로로 여기에 문제가 생기면 대뇌 피질 (cortex)의 구조와 기능에 문제가 생기는 것으로 보입니다. 


 연구팀은 환자의 줄기세포를 이용해서 뇌 오가노이드 (organoid)를 만들어 질병 모델을 연구했습니다. 그 결과 INFS에 문제가 있는 오가노이드 모델은 대뇌 피질 부분의 구조에 이상을 보이는 것으로 나타났습니다. (사진) 따라서 이 경로가 조현병 발현에 영향을 미치는 것으로 생각됩니다. 대뇌 피질이 우리의 인지 능력 및 언어, 사고 방식에 영향을 미친다는 점을 생각하면 의미있는 결과로 생각됩니다. 


 물론 이런 연구가 조현병의 새로운 치료법을 바로 제시하지는 못하지만, 조현병의 발병 기전을 밝혀 이를 사전에 예방하거나 치료할 수 있는 단서를 제공할 수 있습니다. 여기서 특기할 부분은 바로 오가노이드입니다. 오가노이드는 줄기세포로 키운 미니 장기로 환자에 이식할 순 없지만, 대신 질병 연구에 큰 도움을 줄 수 있습니다. 쥐를 이용한 동물 모델도 여전히 사용되고 있지만, 앞으로 오가노이드를 이용한 연구가 더 활발하게 진행될 것으로 생각됩니다. 



참고 


 E. K. Stachowiak et al. Cerebral organoids reveal early cortical maldevelopment in schizophrenia—computational anatomy and genomics, role of FGFR1, Translational Psychiatry (2017). DOI: 10.1038/s41398-017-0054-x 


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