한국 연구진, 복잡한 뇌 신경 회로망 실험실서 배양하는 기술 개발

입력 2017.02.13 16:02

국내 연구진이 복잡한 신경 회로망들이 연결된 뇌 조직을 실제 세포 배양에 쓰이는 생체재료 내에서 구현하는 기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 외과학연구소의 최낙원 박사와 허은미 박사 공동 연구팀이 콜라겐 섬유를 특정 방향으로 정렬할 수 있는 기술을 개발해 신경세포를 3차원 배향할 때 세포체의 성장 방향을 유도할 수 있도록 했다고 13일 밝혔다.

투명한 탄성 고분자인 PDMS 기판을 변형하고 복원되는 과정에서 콜라겐 섬유가 일정 방향으로 정렬되는 원리 개념도. / 한국과학기술연구원 제공
연구팀은 이 기술을 적용해 뇌 양쪽 측두엽에 존재하는 해마 내에서 학습과 기억을 담당하는 CA3, CA1에서 추출한 신경세포들이 정렬된 콜라겐 섬유를 따라 분화·성장하면서 시냅스를 형성하는 신경 회로망을 재구축하는데 성공했다. 또 이 신경 회로망이 구조적 연결성 뿐만 아니라 기능적으로도 연결되는 것을 실험으로 증명했다.

연구팀은 이번 연구 성과에 대해 실제 세포 배양에 쓰이는 생체재료 내에서 방향성 구현이라는 난제를 해결하고, 해부학적으로 뚜렷하게 구별되는 많은 신경 회로망들이 서로 복잡하게 연결된 뇌 조직을 체외환경에서 재구축했다는데 큰 의미가 있다고 강조했다.

최낙원 박사는 "정상적인 신경 회로망 뿐만 아니라, 알츠하이머병, 파킨슨병 등 비정상적인 질병 상태의 신경 회로망까지 재구축하는데 적용할 수 있다"며 "이번 기술을 환자 유래 줄기세표 기술과 융합한다면 다양한 뇌질환 장애와 신경 회로망 기능 장애와의 연관성을 이해하는데 한 발짝 더 다가갈 수 있을 것이다"고 말했다.