뇌 장애에 대한 우리의 이해를 높이고 그것들을 치료하기 위한 신약을 발견할 수 있게 해주는 연구를 위해 스탠퍼드 의과대학의 연구원들은 인간의 뇌 조직을 쥐에게 이식했고, 이는 쥐의 뇌 기능 일부를 담당하게 되었다고 합니다.
수요일 네이처 저널에 발표된 그들의 연구는 완성되기까지 7년이 걸렸고 동물 복지와 다른 문제들에 대한 광범위한 윤리적 논의를 포함하고 있습니다. 이 연구의 가장 즉각적인 적용은 자폐증, 뇌전증, 정신분열증, 지적 장애와 같은 조건에 대한 연구를 포함하고 있습니다.
이식된 인간의 뇌조직은 과학자들이 피부 세포를 배아줄기세포와 동등한 세포로 바꿀 수 있게 해주는 기술을 사용하여 연구실에서 만들어졌습니다. 이것은 배아가 성장함에 따라 다른 모든 세포들로 자라날 수 있는 세포입니다. 연구실에서 과학자들은 이 세포들을 발달 경로를 따라 움직여서 인체에 있는 200여 개의 세포 중 하나로 성장시킬 수 있습니다.
연구원들은 뇌의 일부와 비슷한 세포 덩어리를 만들었습니다. 유기체라고 알려진 그 덩어리들은 언어, 기억, 사고, 학습, 의사결정, 감정, 지능, 성격을 포함한 뇌의 가장 발달된 과정과 연관된 뇌의 가장 바깥쪽 층인 대뇌피질과 비슷했습니다.
과학자들은 주사기를 사용하여 인간의 뇌조직을 생후 2~3일 된 쥐의 뇌에 주입했습니다. 쥐의 뇌세포는 그 후 인간 조직으로 이동해 연결고리를 형성해 뇌의 인간 세포와 연결하였습니다.
"우리는 쥐의 뇌를 제거하지 않습니다. 본질적으로 일어나는 일은 쥐의 조직이 한쪽으로 밀려나는 것입니다, "라고 연구를 이끈 스탠퍼드의 정신의학과 행동과학 교수 Sergiu Pasca는 말했다.
인간의 뇌조직은 이식했을 때 약 5분의 1인치로 측정되었지만, 성장하여 6개월 후에는 쥐의 뇌 반구의 약 3분의 1을 차지했습니다. 뇌는 각각 다른 기능을 담당하는 오른쪽과 왼쪽의 두 개의 반구로 구성되어 있습니다.
시상에 연결된 쥐의 뇌는, 수면, 의식, 학습, 기억, 그리고 냄새를 제외한 모든 감각에서 정보를 처리하는 데 중요한 영역입니다.
매들린 A는 "전반적으로, 이 접근법은 분야에서 한 걸음 더 나아간 것이며 뇌세포의 오작동과 관련된 장애를 이해하는 새로운 방법을 제공한다고"라고 말했다.
한 실험에서, 스탠퍼드 팀은 티모시 증후군이라고 불리는 희귀한 유전적 조건을 가진 사람으로부터 피부 세포를 채취했는데, 티모시 증후군은 자폐증과 간질의 특징 중 일부를 가지고 있고 전 세계적으로 100명 미만의 사람이 진단되었습니다. 피부 세포를 다른 종류의 세포로 바꾸는 능력을 이용하여, 연구원들은 환자로부터 뇌 유기체를 만들어 쥐의 뇌 한쪽에 이식했습니다.
비교를 위해 그들은 건강한 사람의 유기체를 같은 쥐의 뇌의 다른 쪽에 이식했습니다. 그들은 5~6개월 후에 티모시 증후군 세포가 건강한 뇌세포와 비교했을 때 크기가 더 작고 매우 다른 전기 활동에 관여한다는 것을 발견했습니다.
"저는 이 연구 결과에 완전히 놀라지는 않지만, 이것은 매우 멋집니다, "라고 이번 연구에 참여하지 않은 캘리포니아 대학 재생의학과 줄기세포 연구 센터의 베넷 노비치는 말했습니다. 2021년, 노비치와 동료들은 뇌파를 생성하는 유기체를 개발했는데, 이것은 뇌세포가 서로 통신하기 위해 전류를 사용합니다.
그는 스탠퍼드 대학의 과학자들이 인간의 뇌 유기체가 쥐의 뇌로 통합될 수 있을 뿐만 아니라 동물의 행동을 변화시키는 데도 사용될 수 있다는 것을 보여주었다고 말했습니다.
그들은 실험을 통해 인간 뇌세포의 덩어리를 만들어 냈습니다. 그래서 각각의 뉴런이 특정 주파수의 청색 레이저 빛에 의해 켜질 수 있도록 맞춤 제작되었습니다. 그 덩어리들을 쥐의 뇌에 주입하였고, 3개월 후 과학자들은 연구원들이 푸른빛을 쬐기 위해 쥐의 뇌에 초박막 광섬유 케이블을 연결하였습니다.
쥐들을 물주입구가 있는 유리 상자에 넣었습니다. 연구원들은 쥐들의 뇌가 푸른빛을 받은 후에야 물을 기대하도록 조절했습니다. 쥐들은 푸른빛을 수광과 연관시켜 이식된 인간 세포가 이제 그들의 뇌 안에 있는 복잡한 보상 추구 기구에 관여하고 있다는 것을 보여주었습니다.
요즘 인기 있는 방송 중에 금쪽이라는 프로그램이 있습니다. 저도 보았는데 행동에 문제가 있는 아이들을 어떻게 훈육해야 하는지, 어떻게 대해야 하는지에 대해 오은영 박사님이 설명해주시는 프로그램입니다.
여기서 아이들의 문제행동을 조절하는 방법은 먼저 아이들의 현재 상황에 대해 이해하는 것에서부터 시작합니다. 위와 같은 연구를 통해 인간이 가지고 있는 뇌질환에 대한 원인을 이해하고 치료를 할 수 있는 방법이 개발된다면 장애를 가지고 있는 아이의 부모들에게는 그보다 기쁜 뉴스는 없을 것이라 생각합니다.
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