뇌신경 네트워크, 체외 3차원 환경에서 조절한다…"뇌연구 발전 기대"

[이데일리 임유경 기자] 인간의 뇌신경 네트워크를 체외 3차원 환경에 구축하고, 특정 구역의 신경을 조절할 수 있는 기술이 개발됐다. 뇌의 생리학적·병리학적 연구에 기여할 것으로 기대된다.

한국연구재단은 체외 3차원 환경에서 뇌의 신경 회로망의 특성을 모사한 뇌신경 네트워크를 구축하고, 형성된 회로망의 특정한 부위의 신경을 조절해 신호 전달 과정을 모니터링할 수 있는 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.

개발된 플랫폼의 모식도

뇌의 생리학적 및 병리학적 연구를 위해선 체외 환경에서의 모델 구축이 필수적이나, 뇌신경 회로망의 특성을 모사해 체외 3차원 환경에 구축하고 특정한 부위에 국소적으로 신경 조절을 할 수 있는 기술을 확보하는 것은 한계가 있었다.

한국연구재단은 한국과학기술연구원 최낙원, 김홍남, 성지혜, 남민호, 홍규상 박사 등과 고려대학교 공동 연구팀이 동국대학교 방석영 교수와 함께 개발한 플랫폼을 활용했다. 공동 연구팀은 방향성을 가진 상태로 정렬이 되어 있는 뇌속 신경 회로망의 특성을 모사하기 위해 뇌 신경 조직 내 신경세포들이 일정한 방향으로 정렬된 상태에서 배양이 되도록 하는 방법을 고안했고, 동시에 체외 3차원 환경에 형성된 조직에 다양한 생화학적 인자가 포함된 액체가 흐를 수 있는 미세한 크기의 통로(미세 유체 마이크로채널)들을 집적시키는 기술을 구현할 수 있는 3차원 뇌신경 조직 칩 제작 기술을 개발했다. 미세 유체 마이크로채널을 통해 신경 신호를 자극 또는 억제할 수 있는 약물을 주입함으로써 국소적으로 특정 구역의 신경 조절이 가능하도록 했다. 뇌신경 조직의 형성 및 국소 부위 자극 및 억제를 통해 네트워크상 신호 전달을 모니터링 할 수 있게 됐다.

이번 연구 성과로 뇌신경 회로망의 정밀한 분석이 가능하게 됐으며, 향후 뇌의 생리학적 및 병리학적 연구가 크게 확대될 것으로 기대된다.

최낙원 박사는 “향후 모사의 범위를 확장해 뇌신경 조직을 형성한다면 뇌연구에 도움이 될 수 있는 시스템을 구축할 수 있을 것으로 예상된다”고 설명했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 뇌과학원천기술개발사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스 (Science Advances)’에 지난 3월 10일 온라인 게재됐다.

임유경 (yklim01@edaily.co.kr)