획기적인 발견: 소형 인간 뇌를 성공적으로 배양

não người - Ảnh 1. — "미니 뇌"의 성공적인 개발은 현대 생체공학 및 신경과학 분야에서 큰 진전입니다. - 사진: AI

존스홉킨스대학교(미국) 연구팀은 학술지 어드밴스드 사이언스(Advanced Science )에 게재한 논문에서 이 신경 세포 군집이 생후 40일 된 태아와 동일한 수준의 활동성을 보인다고 밝혔습니다. 이는 파킨슨병이나 알츠하이머병과 같은 신경 질환 치료에 새로운 가능성을 열어줍니다.

"인공두뇌"가 현실에 한 걸음 더 다가오고 있다

인간 뇌 오가노이드라고 불리는 이 세포 덩어리는 뇌의 여러 영역으로 분화할 수 있는 능력을 가진 만능줄기세포에서 배양됩니다. 이들은 의식은 없지만 기억이나 학습과 같은 기본적인 기능을 수행할 수 있습니다.

최근 3D 기술의 발전 덕분에 이러한 오르가노이드는 생체 전기 활동을 보여줄 수 있을 뿐만 아니라 간단한 로봇을 제어하거나 심지어 한때 신경생물학 분야에서 기적으로 여겨졌던 퐁과 같은 기본적인 비디오 게임을 "플레이"할 수도 있습니다.

그러나 지금까지 개발된 대부분의 오가노이드는 대뇌피질, 중뇌, 소뇌와 같은 특정 뇌 영역만을 시뮬레이션할 뿐, 뇌 영역들이 실제처럼 활동을 조정하는 방식을 재현하지는 못했습니다. 신경발달이나 정신 질환을 연구하려면, 과학은 인간의 뇌 전체를 실제로 표현하는 모델이 필요합니다.

연구원 애니 카투리아에 따르면, 자폐증을 연구하기 위해 뇌를 검사해 달라고 요청할 수는 없습니다. 하지만 전뇌 오가노이드 모델을 사용하면 질병 진행 과정을 직접 모니터링하여 치료 효과를 시험하고 개인 맞춤형 치료 요법을 개발할 수 있습니다.

수년간의 실험 끝에 카투리아의 팀은 세계 최초로 다영역 뇌 오가노이드(MRBO)를 개발했습니다. 먼저, 인간 뇌의 여러 영역에서 유래한 뉴런과 그 기저 혈관을 별도의 배양 접시에 배양했습니다. 그런 다음, 이 영역들을 "바이오 슈퍼글루" 단백질을 사용하여 연결했는데, 이 단백질은 조직들이 서로 연결되고 상호작용할 수 있도록 합니다.

그 결과, 뇌 영역들이 동기화된 전기 활동을 생성하기 시작하여 통합된 네트워크를 형성했습니다. 특히 연구팀은 혈액-뇌 장벽의 초기 형성도 기록했습니다. 혈액-뇌 장벽은 뇌를 둘러싸고 있는 세포층으로, 뇌로 유입되는 물질을 제어하는 데 도움을 줍니다.

신경계 질환 치료의 새로운 기회

실제 인간의 뇌보다 훨씬 작지만, 각 MRBO는 성인의 수백억 개에 비해 600만~700만 개의 뉴런만 포함하고 있습니다. 그러나 태아 초기 발달에 특징적인 세포의 약 80%를 포함하고 있어, 이 모델은 전례 없는 분석 가능성을 제공합니다.

존스홉킨스 연구팀에 따르면, MRBO는 동물 모델 대신 인간 모델을 대상으로 약물을 시험하는 데 사용될 수 있습니다. 현재 약물의 85~90%가 1상 임상 시험에서 실패하고 있으며, 신경 질환 치료제의 경우 그 비율이 최대 96%에 달합니다. 이는 전임상 연구가 쥐나 다른 동물 모델에 크게 의존하기 때문입니다.

MRBO 검사로 전환하면 진행 속도를 높이고 성공률을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다.

"알츠하이머병, 자폐증, 조현병은 모두 뇌의 특정 영역이 아니라 전체에 영향을 미칩니다. 뇌 발달 초기 단계에서 어떤 일이 일어나는지 이해한다면 완전히 새로운 치료 표적을 찾을 수 있을 것입니다."라고 연구원 애니 카투리아는 말했습니다.

전문가들은 이 연구가 현대 생의학 공학과 신경과학 분야에서 중요한 진전이라고 말합니다. 복잡한 오가노이드 모델에서 벗어나 과학자들은 개인 맞춤형 진단 및 치료 단계로 나아갈 수 있으며, 각 환자는 약물의 효과를 정확하게 검증하기 위해 자체 뇌 모델을 구축하게 됩니다.

또한 미래의 잠재력으로는 뇌-컴퓨터 인터페이스와 생물학적 유기체를 기반으로 한 인공 지능의 새로운 방향까지 포함됩니다.

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민하이

출처: https://tuoitre.vn/dot-pha-nuoi-cay-thanh-cong-nao-nguoi-thu-nho-20250729171444933.htm