(Blind tadpoles with eyes grafted onto their tails were able to process visual information after being treated with a small molecule neurotransmitter drug. Credit: Allen Discovery Center at Tufts University.)
척추 동물의 눈은 매우 복잡한 장기입니다. 따라서 한 번 심하게 손상되면 복구하기가 매우 어렵습니다. 인간처럼 복잡한 포유동물 역시 마찬가지로 망막 등 주요 조직이 심하게 손상되면 회복을 기대하기 쉽지 않습니다. 그러나 잃어버린 시력을 되찾아 주기 위한 연구는 계속 진행 중입니다.
최근 터프트 대학의 앨런 디스커버리 센터 (Allen Discovery Center at Tufts University)의 연구자들은 본래 장님으로 태어난 올챙이의 꼬리 쪽에 새로운 눈을 이식하고 뇌와 연결해 시력을 회복하는 연구를 진행했습니다. 다소 엽기적이긴 하지만, 시력이 약해지거나 거의 소실된 수많은 환자들에게는 다소 희망적인 소식입니다.
눈 같은 복잡한 장기는 사실 이식도 어렵습니다. 신경이 제대로 연결되어 뇌까지 신호가 제대로 전달되기가 매우 어렵기 때문입니다. 종종 혼동되는 경우도 있지만, 현재 의학 기술로는 안구 전체를 이식하기는 불가능하며 주로 행해지는 것은 신경과 직접 연결할 필요가 없는 각막입니다. 신경 연결 문제를 극복할 수 있다면 현재의 각막 이식을 넘어서 안구 자체를 이식할 수 있을 것입니다.
연구팀은 꼬리 부분에 눈을 이식한 후 신경 전달 물질 및 신경 자극 물질인 졸미트립탄 (Zolmitriptan)을 투여했습니다. 이 물질은 세로토닌 1B 및 1D (serotonin receptors 1B and 1D (5-HT1B/D))를 자극하는 물질로 신경 발달을 촉진합니다.
76마리의 장님 올챙이를 이용해서 실험군과 대조군을 비교한 결과 이식을 하지 않은 올챙이의 3%, 눈을 이식한 올챙이의 11%, 눈을 이식하고 졸미트립탄을 투영한 올챙이의 29%가 파란색과 붉은색을 구분하는 테스트를 통과한 것으로 나타났습니다. 이는 졸미트립탄 투여가 실제 기능이 가능한 눈 이식에 도움이 된다는 의미로 해석될 수 있습니다.
동시에 회전하는 물체를 인지하는 능력에서는 이식하지 않은 올챙이의 38%, 이식한 올챙이의 32%만이 패턴을 따라온 반면 졸미트립탄 투여군에서는 80%가 따라오는 차이를 보였습니다. 연구팀은 이를 근거로 약물처리가 신경 연결을 촉지할 수 있다는 결과를 발표했습니다.
물론 당장 사람에 적용하기는 어려운 결과지만, 미래 발전 가능성에 대한 희망은 제시하는 결과라고 할수 있습니다. 이식을 포함해서 줄기 세포를 이용한 재생 치료 등 가능한 모든 치료 방법이 연구되어 시력을 잃어버린 환자들에게 희망이 되기를 기대합니다.
참고
Douglas J. Blackiston et al, Serotonergic stimulation induces nerve growth and promotes visual learning via posterior eye grafts in a vertebrate model of induced sensory plasticity, npj Regenerative Medicine (2017). DOI: 10.1038/s41536-017-0012-5
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