[표지로 읽는 과학] '포유류 최초' 생쥐의 뇌세포 지도 완성

네이처 제공

국제 학술지 '네이처'는 이번 주 표지로 고화질로 구현한 생쥐 뇌세포의 전체 지도를 일러스트로 나타냈다. 포유류의 뇌를 이루고 있는 전체 신경세포를 구석구석 밝힌 뇌세포 지도는 이번이 처음이다.

훙쿠이 쩡 박사, 빙 렌 박사, 에반 마스코 박사 등이 이끈 공동연구팀 '뇌 이니셔티브 세포 센서스 네트워크(BICNN)'는 13일(현지시간) 생쥐의 뇌 전체를 상세하게 지도화한 9개 논문을 '네이처'에 발표했다. 논문은 생쥐의 뇌를 구성하고 있는 세포 수천 종의 유형별 특징, 공간 조직, 세포 간 상호작용 등을 모두 규명했다.

BICNN은 2027년까지 뇌 지도 완성을 목표로 하고 있는 연구 그룹이다. 뇌 구석구석까지 모든 기능과 요소를 모두 파악해 인간의 뇌가 어떻게 복잡한 과제를 수행하는지 밝히겠다는 것이다. 이를 위해 뇌 구조의 기본 단위인 뇌세포 유형을 분석해 각 세포가 어떤 기능을 갖는지 확인하는 연구가 이뤄져야한다.

홍쿠이 쩡 앨런 뇌과학연구소 연구팀은 약 400만 개의 세포의 RNA 염기서열을 분석하고 이를 약 430만 개 세포에 대한 공간 전사체 데이터와 결합하는 방식으로 고해상도 지도를 구성했다. 

연구팀이 구성한 지도에 따르면 생쥐의 뇌 세포는 총 4개의 계층적 구조로 이뤄졌다. 34개의 종(class), 338개의 이종(subclass), 1201개 슈퍼타입(supertype), 5322개의 클러스터(cluster) 등이다.

또 빙 렌 캘리포니아주립대 샌디에이고 캠퍼스 교수 연구팀이 생쥐 뇌의 1차 운동피질에서의 유전자를 분석한 결과, 다발성 경화증, 식욕부진증, 담배중독 등과 관련된 유전적 변이 특징이 발견됐다. 

인간, 원숭이 등의 유전자와 비교한 결과 이같은 특징은 동일하게 관찰되는 것으로 이를 통해 연구팀은 다발성 경화증 등을 일으키는 유전적 변이가 포유류 전반에 공통으로 존재한다고 결론을 냈다. 

연구팀은 이번에 완성된 생쥐 뇌세포 지도는 인간을 포함한 포유류 최초로 뇌 전체의 세포를 면밀히 그려낸 첫 지도라며 이를 통해 신경학적 질병을 일으키는 유전적 변이와 뇌 기능에 영향을 미치는 뇌 세포의 특성을 밝혀낼 수 있을 것이라고 전망했다.  

[박건희 기자 wissen@donga.com]