[표지로 읽는 과학] 자폐·뇌전증, 인공장기로 치료법 찾을까

네이처 제공

이번 주 국제학술지 ‘네이처’ 표지에는 ‘채널 스위칭’이라는 문구와 함께 뇌 신경세포의 성장을 암시하는 이미지가 실렸다. 

세르지우 P 파스카 미국 스탠퍼드대 정신의학 및 행동과학과 교수 연구팀은 인공장기 혹은 장기유사체로 불리는 ‘오가노이드’를 이용해 ‘티모시 증후군’의 문제를 개선할 수 있다는 점을 확인한 연구 논문을 24일 네이처에 발표했다. 

티모시 증후군은 뇌의 신경세포 칼슘 채널에 결함이 생겨 자폐 증상, 뇌전증, 심장 손상 등이 발생하는 유전질환이다. 문제는 인간의 뇌는 연구를 하기 위해 쉽게 접근할 수 있는 기관이 아니기 때문에 티모시 증후군을 치료하기 위한 방법을 찾는 데 한계가 있다는 점이다.

사람의 뇌를 대신해 연구에 활용할 수 있는 대상으로 뇌 오가노이드가 주목받는다. 연구팀은 티모시 증후군 환자 3명의 줄기세포를 이용해 뇌 오가노이드를 만든 뒤 이를 쥐의 뇌에 이식했다. 오가노이드를 이식받은 쥐의 뇌는 신경세포가 성장하는 과정에서 뇌 오가노이드와 통합이 이뤄졌다. 

연구팀이 ‘안티센스 올리고뉴클레오타이드’를 개발해 오가노이드를 이식 받은 쥐의 대뇌피질에 주입했다. 그러자 칼슘 채널 결함과 신경세포 구조 문제가 교정되면서 티모시 증후군이 치료된다는 점이 확인됐다. 안티센스 올리고뉴클레오타이드는 짧은 RNA 또는 DNA 조각과 상호작용해 특정 유전자 발현을 억제하거나 조절하는 약물이다. 

티모시 증후군이 있으면 신경세포의 칼슘 이온 채널을 암호화하는 유전자인 ‘CACNA1C’에 문제가 생긴다. 안티센스 올리고뉴클레오타이드로 CACNA1C에서 돌연변이 유전자가 발현하는 것을 차단하자 티모시 증후군이 치료 효과를 보였다. 

연구팀은 “오가노이드 연구는 티모시 증후군과 같은 난치병이 인체에 미치는 잠재적인 영향력을 확인하고 신약을 개발하는 데 유용하게 활용될 수 있다”고 평가했다.

[문세영 기자 moon09@donga.com]