뇌연구원, 인간 iPS 이용 대뇌피질 신경세포 생산기술 개발

[이데일리 이연호 기자] 한국뇌연구원(KBRI)은 코소도 요이치(Kosodo Yoichi) 책임연구원 연구팀이 인간 유도만능줄기세포(iPS)를 이용해 대뇌피질 신경세포를 대량으로 생산하는 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

전자 현미경으로 관찰한 콜라겐 젤의 모양과 표면의 모습. 위는 현재까지 주로 사용되고 있는 콜라겐 젤. 표면에 콜라겐 섬유를 볼 수 있다. 아래는 이번 연구에서 제작한 콜라겐 젤. 아래가 비칠 정도로 투명하다. 사진=한국뇌연구원.

대뇌피질은 대뇌의 가장 바깥 부위로, 지각·생각·기억 등 고등 인지기능을 수행한다.

치매, 파킨슨병 등 퇴행성 뇌질환에 걸리면 뇌의 신경세포가 죽지만 과학자들은 줄기세포로 신경세포를 대량으로 만들어 손상된 부위를 복원하면 뇌질환 치료가 가능할 것으로 보고 있다. 실제 지난해 말 일본 교토대 연구팀은 유도만능줄기세포(iPS)로 만든 신경세포를 파킨슨병 환자의 뇌에 이식하는 임상시험을 했다. 파킨슨병에 걸리면 신경조절 물질인 도파민을 생성하는 신경세포가 죽어 근육 경직, 손발 떨림 증상이 일어나는데 이를 새로운 신경세포로 대신해 환자의 치료를 도운 것이다.

연구팀은 틸라피아라는 열대어의 콜라겐으로 만든 젤 위에 인간 유도만능줄기세포를 배양해 신경세포로 분화하는데 성공했다. 특히 연구팀은 콜라겐 젤의 강도(Stiffness)를 인간 뇌와 비슷한 강도(1500Pa)로 만들어 배양한 결과 기존 방법보다 대뇌피질 신경세포가 60% 이상 더 생산된 것을 확인했다.

인간의 뇌 조직은 나이가 들면서 강도가 변화한다. 최근 알츠하이머병 등 신경 퇴행성 질환이 진행되면 뇌조직의 강도가 변하는 것으로 보고되고 있다. 연구팀은 이번 연구를 이용해 다양한 질병에서 나타나는 뇌조직의 강도를 재현하고 신경세포를 배양해 뇌질환의 원인과 발병기전을 규명할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

코소도 박사는 “이 연구는 뇌의 강도가 신경세포의 분화를 결정하는 중요한 요소임을 밝혔다는데 의의가 있다”며 “향후 특정 신경세포를 대량으로 만들어 신경 재생 치료에 활용할 수 있기를 기대한다”고 말했다.

연구결과는 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 3월호에 게재됐다.