인간 뇌 오가노이드, 생물학적 시간표 따라 5년 넘게 성숙

연구진이 인간 대뇌피질 오가노이드를 5년 넘게 유지해, 수명이 더 짧은 배양 모델로는 도달하지 못했던 발달 단계를 실험실에서 재현했다. 기록을 세운 이번 연구는 이 작은 인간 세포 집합체가 자연적인 뇌 발달의 일부 양상과 밀접하게 일치하는 내부 생체시계에 따라 성숙함을 시사한다.

연구팀은 오가노이드 110개와 개별 세포 42만 4,000개 이상을 연구했다. 유전자 활성 패턴과 생물학적 나이를 추정하는 데 쓰이는 화학적 표지 과정인 DNA 메틸화 양상은 배양체의 실제 경과 시간에 따른 나이와 함께 변화했다. 약 1년 뒤 출생 후 발달과 유사한 특징이 나타났고, 6년에 가까워진 오가노이드에서도 뉴런이 검출됐다.

전기적 활동을 지원하도록 조성한 배양액은 뉴런 기능을 보존하는 데도 도움이 됐다. 1년 시점에 이 배양액으로 키운 오가노이드 9개 모두에서 신경망의 동기화된 집단 발화가 나타났지만, 기존 방식으로 배양한 대조군 8개에서는 하나도 나타나지 않았다.

또 다른 실험에서는 오래된 전구세포를 훨씬 어린 세포들과 결합했다. 오래된 세포들은 새로운 주변 환경에 반응했지만 발달을 처음부터 다시 시작하지 않았다. 대신 발달 후기에 형성되는 뉴런 유형을 빠르게 만들어내, 이미 마친 단계에 대한 세포 기억을 유지하고 있음을 보여줬다.

이 오가노이드들은 완전한 뇌가 아니다. 혈관과 감각 입력, 신체가 없으며 생각하거나 느낄 수 없다. 직접 연구하기 어려웠던 인간 뇌 성숙의 후기 단계에 접근할 수 있게 해줄 연구 모델이다.