실험실에서 배양한<미니 뇌>에 신경활동, 사람의 뇌에 유사- 미국 연구

실험실에서 배양한<미니 뇌>에 신경활동, 사람의 뇌에 유사- 미국 연구

 

실험실에서 배양한 뇌에서 사람의 것과 유사한 전기적 활동을 처음으로 검출하였다는 연구논문이 29일 발표되었다. 이 연구결과는 신경세포학적 상태의 모델화, 다시는 사람의 대뇌피질(회백질/灰白質)의 발달에 관한 근본적 이해에로의 길을 여는 것이라고 한다.

 

콩 방울 크기의 <배양뇌(培養腦)>에 의식이 있는지 어떤지는 아직 분명하지 않다. 이번 혁신적 진전을 가져온 연구팀은 검출된 전기적 활동이 조산아 것과 비슷하여서 의식은 없다는 견해를 나타내고 있는데 확실한 것은 말할 수 없다고 한다. 이것은 연구 분야에 새로운 윤리적 차원을 여는 문제이다.

성체 줄기세포에서 제작되는 소위 <뇌 오르가노이드(organoid/세포집합체=3차원적으로 시험관내 (in vitro)에서 만들어진 장기(臓器)이다.)가 등장해서 약 10년이 되지만 기능적인 신경세포 네트워크를 발달시킨 것은 이번이 처음이다.

미국 캘리포니아대학 산디에고교（University of California, San Diego）의 생물학자 아리손 무오토리(Alysson Muotri） 씨와 연구팀이 의학지 <셀 프레스(Cell Press）>에 발표한 논문에 따르면, 이번의 비약적인 진보는 2개의 요인에 의하여 가능했다고 한다. 첫째 요인은 배지제법(培地製法)의 최적화 등을 포함하는 줄기세포배양과정의 향상이다.

둘째 요인은 자궁 안에서 아기의 뇌가 발달하는 것과 같게 신경세포에 발달을 위한 충분한 시간을 홀로 주어지는 것이다.

이에 대해서 무오토리 씨는 <인간 최초기의 신경발달은 게놈(전유전정보)에 부호화되었다.>고 설명하고 있다.

연구팀이 오르가노이드에서 돌발적으로 방출되는 뇌파를 검출하기 시작한 것은 약 2개월이 경과해서이다.

뇌파신호가 최초 드물게 모두 같은 주파수로 발해졌다. 이것은 매우 미성숙한 사람의 뇌에서 보이는 패턴이다. 그러나 성장함에 따라 다른 뇌파수로 뇌파가 발해져서 신호가 보다 정기적으로 출현하게 되었다. 이것은 오르가노이드의 신경세포 네트워크의 발달이 진행된 것을 시사하고 있다.

 

같은 모양의 성장 궤적

연구 팀은 다음으로 이 뇌파패턴을 초기발달단계에 있는 사람의 뇌의 뇌파패턴과 비교하였다. 비교작업에는 조산아 39인에서 기록한 뇌파활동을 써서 훈련한 기계학습 아르고리즘이 쓰였다.

그 결과 뇌오르가노이드 접시 속에서 발달한 기간에 관한 예측을 정확하게 행할 수가 있었다. 이것은 자연환경의 뇌와 같은 모양으로 성장궤적을 뇌 오르가노이드도 밟는다는 것을 시사하는 것이다.

신생아가 어느 발달단계에서 의식을 획득하는지 그리고 <의식>의 정의에 대해서는 어느 쪽도 과학자들 사이에서 논쟁의 과녁이 되고 있다.

신생아의 뇌 활동을 조사한 2013년의 프랑스 연구에서는 신생아가 보여준 얼굴의 화상에 대하여 생각하기 시작하는 것은 생후 5개월부터이고 그 영상을 일시적인 <작업기억>에 보존한다고 보이는 것이 분명해졌다. 연구에서는 이 능력을 지각적 의식과 관련지우고 있다.

 

응용과 윤리

뇌 오르가노이드의 응용 범위로서 새각되는 것은 전간이나 자폐증 등의 신경학적 질환 환자의 줄기세포에서 뇌 오르가노이드를 제작함으로써 질환의 모델화를 향상시키는 것이다.

치료법의 발견에 이어질는지도 모른다.

연구팀은 보다 기본적인 문제도 해명하고 싶다고 한다. 무오토리 씨에 따르면 뇌 오르가노이드의 발달은 약 9-10개월에서 멈추지만 그 이유가 아직 분면해지지 않았다고 한다.

< 그 이유를 알고 싶다. 내부에로의 영양물의 공급을 가능하게 하는 형관신생계가 없기 때문인지 아니면(감각 입력하는 모양으로) 자극이 단순히 결여되기 때문인지>--무오토리 씨는 양방의 가설을 검증하고 싶다고 한다.

그리고 그 후 뇌 오르가노이드가 사람의 뇌에 가까워짐에 따라 모든 종류의 윤리적 문제가 부상하는 것은 피할 수 없다고 하면서도 이 연구 분야를 합의시킨 제한과 규제의 대상으로 하는 것을 제안하고 있다.(번역편집) AFPBB News

 

출처=https://www.afpbb.com › articles(2019. 9. 3 마이니치신문)