(360 degree imaging of human brain organoids using lightsheet microscope, showing smooth appearance of normal organoid (left) and surface folding in PTEN mutant organoid (right) -- as well as the mutant organoid's large size. Credit: Yun Li and Julien Muffat )
과학자들이 인간 뇌세포를 이용해서 실제 대뇌 피질과 비슷한 주름을 지닌 미니 뇌를 만드는 데 성공했습니다. 물론 이 뇌가 의식을 가진 인공 뇌는 아니지만, 지카 바이러스처럼 뇌에 문제를 일이키는 질병이나 뇌의 발생 메카니즘을 이해하는 데 도움을 줄 것으로 기대됩니다.
화이트헤드 연구소 (Whitehead Institute)의 연구팀은 저널 Cell Stem Cell에 사람 신경 전구세포 neural progenitor cells (NPs)를 이용한 미니 뇌(organoid)를 보고했습니다. 이들은 뇌의 발달에 중요한 영향을 미친다고 알려진 PTEN 유전자에 돌연변이를 유도해 어떤 변화가 일어나는지를 연구했습니다.
이 유전자에 돌연변이가 일어나 기능을 못하게 되는 경우 대뇌 피질 세포의 성장을 촉진시키는 신호가 자극되면서 대뇌 피질 세포의 증식이 더 활발하게 일어나는 것으로 보입니다. 그 결과 작은 미니 뇌에 실제 대뇌 피질과 유사한 주름이 형성되는 것을 볼 수 있습니다. 물론 이렇게 만든 미니 뇌가 사고 기능을 하지는 않지만, 뇌 연구 및 질병 연구에 도움을 줄 수 있습니다.
한 가지 더 흥미로운 사실은 쥐의 경우 PTEN 유전자에 영향을 받지 않는다는 것입니다. 따라서 쥐와 인간에서 이 유전자가 뇌의 발달 과정에서 서로 다르게 영향을 미친다는 것을 알 수 있습니다. 물론 뇌의 발달 과정 같은 복잡한 과정에 영향을 미치는 유전자는 매우 여러 개지만, 이와 같은 연구를 통해서 하나씩 그 기능을 밝혀나가다보면 인간과 다른 동물의 차이에 대해서 더 잘 이해하게 될 것으로 생각됩니다.
더 나아가 이 연구는 심각한 뇌 손상이 온 경우에 어쩌면 뇌 조직 일부를 재생시킬 수 있을지 모른다는 희망을 가지게 합니다. 하지만 뇌에서 기억이나 감정을 담당하는 부위를 재생할 경우 과연 재생 이후에도 같은 인격을 유지할 수 있는지는 알 수 없습니다. 아직 이 단계까지 과학이 발전하지 못했지만, 이런 수준에 이른다면 아마도 철학적, 윤리적 논쟁이 적지 않을 것으로 생각합니다.
참고
"Induction of expansion and folding in human cerebral organoids" Cell Stem Cell, December 29,2016
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