[포쓰저널] 돼지 뇌를 이용해 사람 뇌와 유사한 조직을 만드는 길이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

이를 이용하면 실제 인간 뇌가 없다해도 치매나 다발성경화증 등 난치성 뇌질환의 근본적 메커니즘을 규명하는 데도 도움이 될 것으로 기대된다.

16일 포항공과대학교(POSTECH)에 따르면 이 대학 기계공학과·IT융합공학과·생명과학과·융합대학원 장진아 교수, 기계공학과 조동우 교수, 기계공학과 배미현 박사 연구팀은 전남의대 김형석 교수, 성균관대 생명물리학과 조한상 교수와 함께 돼지 뇌에서 유래한 세포외기질(ECM)을 바탕으로 뇌 모델 제작에 필요한 기질(세포구성물질)을 개발하는 데 성공했다고 밝혔다.

인간의 질환을 연구하거나 치료제 개발을 위해서는 인체의 세포 기능을 유사하게 재현할 수 있는 오가노이드(인체 장기유사체) 모델이 필요하다.

오가노이드는 줄기세포를 3차원적으로 배양하거나 재조합해 만들어진 기질로, 신체 조직과 기능적으로 동일한 특징을 모사할 수 있다.

현재 뇌 유래 줄기세포를 배양하거나 뇌 오가노이드 모델을 만들 때에는 마트리젤(matrigel, 세포외기질 성분의 복합체)이 기질로 널리 활용되고 있다. 하지만 뇌 신경세포의 움직임을 세밀하게 조절하지 못하는 한계가 있다. 

뇌에서 유래한 '탈세포화 세포외기질(BdECM)'이 대안으로 떠오르고 있지만, 사람의 뇌는 수급이 어렵고, 기질을 만드는 공정인 탈세포화 과정의 수율도 매우 낮다. 

연구팀은 돼지에서 유래한 BdECM에 단백질의 일종인 '라미닌(Laminin 111)'을 강화해 뇌의 미세한 환경을 재현하는 데 성공했다. 라미닌은 탈세포화 과정에서 유실되는 단백질 중 하나로, 세포의 생존과 성장에 관여한다. 

실제 실험 결과, 돼지에서 유래한 BdECM은 사람에서 유래한 BdECM과 단백질 조성과 기능이 매우 유사했고, 라미닌은 돼지에서 유래한 BdECM을 구성하고 있는 다른 단백질과 시너지 효과를 내 뇌 신경세포 생존과 분화를 촉진했다. BdECM 내 세포 안전성을 떨어뜨리는 면역인자가 제거됐다는 점도 확인됐다. 

연구를 이끈 조동우·조한상 교수는 "뇌의 병태생리학적 환경을 정교하게 재현한 이번 연구를 바탕으로 치매 및 다발성경화증과 같은 난치성 뇌질환의 근본적인 메커니즘을 규명할 뇌 모델을 개발할 계획"이라며 "돼지에서 유래한 BdECM이 신경염증성 질환을 표적으로 하는 약물이나 재생 물질 개발 분야에서도 크게 기여할 것"이라고 했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘스몰’에 최근 게재됐다.