피부세포로 배양한 작은 크기의 뇌에서 태아의 뇌파와 유사한 신호를 감지

인간의 피부세포로 배양한 콩알 크기의 세포조직에서 인간의 태아와 비슷한 뇌파를 감지하는 데 성공했다는 논문이 발표되었습니다.

Complex Oscillatory Waves Emerging from Cortical Organoids Model Early Human Brain Network Development - ScienceDirect
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1934590919303376?via%3Dihub

Complex Oscillatory Waves Emerging from Cortical Organoids Model Early Human Brain Network Development

Brain waves detected in mini-brains grown in a dish
https://phys.org/news/2019-08-brain-mini-brains-grown-dish.html

Brain waves detected in mini-brains grown in a dish

Brain Waves Have Been Detected Coming From 'Mini Brains' Grown in The Lab
https://www.sciencealert.com/brain-tissue-grown-in-the-lab-produces-brainwaves-resemblings-pre-term-babies

Brain Waves Have Been Detected Coming From 'Mini Brains' Grown in The Lab

Organoids Are Not Brains. How Are They Making Brain Waves? - The New York Times
https://www.nytimes.com/2019/08/29/science/organoids-brain-alysson-muotri.html

Organoids Are Not Brains. How Are They Making Brain Waves? (Published 2019)

배양된 세포에서 뇌파를 검출한 캘리포니아대학의 샌디에고교에서 신경과학을 연구하는 앨리슨 무오토리 교수 연구팀. 무오토리 교수는 교토대학의 iPS세포연구소 소장인 야마나카 교수가 UC샌디에고교에서 실시한 iPS세포에 관한 연구를 발전시켜 인간의 피부세포를 한 번 줄기세포로 변화시킨 후 뇌 오가노이드라 불리는 세포조직을 만드는 데 성공했습니다.

생성에서 10개월이 경과한 뇌 오가노이드.

오가노이드는 시험관 내에서 생성된 장기로, 실물의 장기보다 작고 단순한 조직이면서 진짜와 유사한 해부학적 구조를 가지고 있다는 특징이 있습니다. 오가노이드를 만들어내는 기술은 2010년대 초부터 급속한 발전을 이루어왔지만, 이번만큼 발전한 신경세포 네트워크를 가진 뇌 오가노이드가 시험관 내에서 만들어진 사례는 이번이 처음이라는 것.

무오토리 교수는 "이번에 만들어진 뇌 오가노이드는 신경이 발달하는 메커니즘의 규명이나 질병 모델링, 약물시험, 심지어 AI기술의 응용에 이르기까지 다양한 분야에서 활용이 가능하다"고 설명합니다.

by iLexx. Source:https://elements.envato.com/user/iLexx

또한 연구팀은 여러 뇌 오가노이드가 생성된 후 2개월이 지난 무렵부터 폭발적으로 뇌파를 방출하고 있다는 것을 밝혀냈습니다. 뇌파의 신호는 제각각이었지만, 일정한 주파수로 발생하고 있었으며, 이것은 발달의 초기단계에 있는 인간태아의 뇌파에 가까운 것이라고 합니다. 그래서 연구팀은 생후 6개월~9개월 반의 미숙아 39명에게서 얻은 뇌파로 AI를 훈련했고 다중전극 어레이라는 장치로 측정한 뇌 오가노이드의 신경활동을 분석시켰습니다.

연구팀이 사용한 다중전극어레이(왼쪽)와 계측용 로봇(오른쪽)

그 후 AI에 뇌 오가노이드의 뇌파를 입력해 '발생에서 몇 개월째인 태아'인지를 대답하게 했는데, 실제로 뇌 오가노이드를 배양한 기간과 높은 정밀도로 일치했습니다. 무오토리 교수는 이에 대해 "뇌 오가노이드가 인간의 뇌와 비슷한 성장과정을 거친다는 것을 시사한다"고 설명합니다.

한편 실험실에서 생성된 뇌 오가노이드에서는 '9 ~ 10개월에 성장이 멈춘다'라는 문제도 발생하고 있으며, 그 원인은 현재 규명되지 않았습니다. 무오토리 교수는 "조직에 영양을 전달하는 혈관신생의 문제인지, 혹은 감각기관에서 얻을 수 있는 자극의 입력이 없는 것이 원인"이라고 보고 앞으로 그것에 대한 실험을 진행시켜 나갈 생각이라고 합니다.

무오토리 교수 연구팀은 향후 뇌 오가노이드를 더욱 개량하여 자폐증 · 간질 · 정신분열증 등 신경망의 기능부전에 기인한다고 의심되는 질환과 그 치료법에 대한 연구를 진행할 예정이라고 합니다.

by iLexx. Source:https://elements.envato.com/user/iLexx

또 뇌 오가노이드에서 검출된 뇌파에 대해 무오토리 교수는 "뇌 오가노이드는 아주 단순한 모델이므로 실제 뇌와 같은 활동과는 무관하다고 생각한다"며 뇌 오가노이드가 의식을 가지고 있을 가능성은 낮다는 견해를 나타냈습니다. 동시에 "뇌 오가노이드가 진짜 뇌에 가까워질수록 윤리적 반발이 분출하는 것은 피할 수 없다"며 신중하게 연구를 진행시켜 나갈 것이라고 말합니다.