인간 피부세포로 ‘미니 뇌’ 개발

미국 국립보건원(NIH) 연구진은 매우 희귀한 퇴행성 뇌질환인 ‘크로이츠펠트–야콥병’(CJD)을 연구하기 위한 ‘뇌 오가노이드’를 개발했다.(2019. 6)

미국 국립보건원(NIH) 연구진이 인간의 피부세포를 이용해 희귀질환인 ‘크로이츠펠트–야콥병‘을 연구하기 위한 ‘미니 뇌‘를 만들었다.

크로이츠펠트–야콥병(이하 CJD)은 전염성 프리온 단백질에 의해 발생하는 매우 희귀한 퇴행성 뇌질환이다. 이 병을 앓은 환자들은 알츠하이머 치매보다도 빠르게 인지기능이 저하되면서 결국 사망에 이른다. 

NIH 산하 알레르기 및 감염증 연구소(NIAID) 연구진은 이번에 개발한 뇌 오가노이드 모델이 CJD에 대한 잠재적인 치료법들을 평가하는 데 활용될 수 있길 희망하고 있다.

또 기존 연구에 쓰이던 설치류, 영장류 모델보다 인간 프리온 질환의 아형 간의 차이에 대한 보다 세부적인 정보들을 제공할 수 있을 것으로 기대했다.

오가노이드는 줄기세포를 3차원으로 배양하거나 재조합해 만든 장기유사체로, ‘미니 장기‘, ‘유사 장기‘ 등으로 불린다. 이들은 주로 신약개발이나 질병치료, 인공장기 개발 등의 목적으로 만들어진다. 

NIAID 연구진이 만든 뇌 오가노이드는 작게는 양귀비씨부터 크게는 작은 완두콩 크기의 인간 뇌 세포들로 이뤄져있다. 이들의 조직이나 구조, 전기신호 등은 인간 뇌 조직과 유사하다.

이 뇌 오가노이드는 수개월 동안 통제된 환경 내에서 생존할 수 있기 때문에, 시간에 따라 변화하는 신경계 질환에 대해 연구할 수 있다. 유사한 오가노이드가 지카바이러스와 알츠하이며, 다운증후군 등을 연구하는 데 사용되기도 했다.

국제학술지 ‘Acta Neuropathologica Communications’에 발표된 이번 연구에서 NIAID 연구진은 5개월 된 뇌 오가노이드에 프리온을 감염시키는 방법을 발견했다. 감염에는 서로 다른 CJD 아형 ‘MV1’과 ‘MV2’로 사망한 환자 2명의 샘플이 사용됐다.

감염을 확인하는 데는 약 한 달이 걸렸으며, 연구진은 신진대사 등의 건강지표 변화를 6개월 이상 모니터링했다. 그 결과 연구진은 감염성 프리온 전파의 징후인 ‘씨앗‘이 CJD 샘플에 노출된 모든 오가노이드에 존재한다는 사실을 발견했다. 특히 MV1 샘플에 감염된 오가노이드보다 MV2 샘플에 감염된 오가노이드의 씨앗이 더 컸다. 또 MV1에 감염된 오가노이드는 MV2에 감염된 것보다 더 많은 피해를 입었다.

연구진은 MV1과 MV2 감염이 오가노이드에서 어떻게 진화했는지에 대한 차이점을 지적했다. 이들은 CJD의 다른 아형이 어떻게 뇌 세포에 영향을 미치는지를 밝히기 위해 차이점들을 더 조사할 계획이다. 궁극적으로 연구자들은 프리온에 의한 세포 손상을 예방하고, 이미 감염으로 인해 손상된 세포의 기능을 회복시키는 방법을 찾길 기대하고 있다.