인간 뇌 완벽하게 재현한 미니 '뇌 어셈블로이드' 개발

서울대학교는 생명과학부 신근유 교수 연구팀(김은지 박사, 통합과정 김윤희 연구생)등이 인간의 뇌를 완벽하게 재현한 조립형 미니 뇌인 '뇌 어셈블로이드'를 개발했다고 26일 밝혔다. 이 연구에는 고려대학교 최정민 교수와 POSTECH 김정훈 교수도 참여했다. 오가노이드(organoid)는 줄기세포를 3D로 배양해 특정 장기 구조를 모사한 미니 장기 모델을 말한다. 또 어셈블로이드(assembloid)는 서로 다른 세포·조직을 조립해 장기의 다층 구조와 세포 간 상호작용을 재현한 차세대 오가노이드를 의미한다. 연구팀은 인간 뇌 발달과정을 생체 외에서 단계적으로 모사하는 모듈 기반 뇌 어셈블로이드 기술을 개발했다. 뇌 오가노이드에서 단일 로제트를 정교하게 분리·확장해 릴린(단백질, Reelin) 발현 뉴런층과 다양한 아교세포 계열을 순차적으로 조립함으로써 실제 인간 대뇌피질의 6개 층 구조, 뉴런 간 기능적 연결성, 신경세포-아교세포 간 역동적 상호작용을 정밀하게 재현했다. 이 기술은 기존 오가노이드 모델에서 발생하던 구조적·기능적 이질성을 근본적으로 해소했다. 신근유 교수는 "지금까지의 인간 뇌 오가노이드는 성숙도와 균일성에서 한계가 많았다”며 “이번에 개발된 조립형 미니 뇌를 통해 기존 치료제의 한계를 뛰어넘는 미래형 뇌 질환 신약 개발의 혁신 플랫폼이 구축돼 조현병이나 치매, 자폐 등의 난치성 뇌질환 치료를 위한 새로운 신약개발 패러다임의 시대가 열릴 것"으로 기대했다. 이번 연구에서 공동 1저자로 등록한 김윤희 연구생은 “기존 뇌 오가노이드에 없었던 세포들을 체계적으로 재구성, 인간 뇌의 다종 세포가 협력하는 발달 과정을 역동적으로 모사하는 성숙한 뇌 모델을 발생시켰다는 점에서 의미가 있다"고 말했다. 연구결과는 과학기술분야 국제 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈에 발표됐다. 연구는 과학기술정보통신부 '세종펠로우십'과 '줄기세포 ATLAS 기반 난치성 질환 치료 기술 개발'사업, 보건복지부 '보스턴코리아사업', 삼성미래기술육성재단 '삼성미래기술육성사업', 한국연구재단 'BK21사업' 지원을 받았다.