KIST 조일주·최낙원 박사팀, 뇌신호 측정 시스템 개발
뇌 구조·기능 알아낼 수 있고 약물 효능 평가도 가능해
뇌 오가노이드 활용해 뇌질환 치료제 개발 앞당길수도
한국과학기술연구원(KIST)은 뇌과학연구소 조일주·최낙원 박사팀이 입체적인 인공 뇌 회로를 망가뜨리지 않고 정밀하게 자극하고 세포 단위의 신경 신호를 내부의 여러 곳에서 실시간으로 측정할 수 있는 초소형 분석 시스템을 개발했다고 28일 밝혔다. 최낙원 박사는 "개발한 시스템을 통해 다양한 뇌 발달 장애와 뇌 질환의 원인 및 치료 방법 등을 연구할 수 있게 됐다"고 말했다.
연구진은 쥐의 뇌세포로 인공 뇌 회로를 구성 후 배양하면서 이번에 개발한 마이크로 시스템을 이용해 신경 신호의 변화를 매일 관찰했다. 그결과 언제 뇌 회로가 기능적으로 연결되는지 알아냈다. 연구진은 "이는 태아의 발달 과정에서 언제 뇌의 기능이 생기는지를 알 수 있는 단서가 될 것"이라고 설명했다.
또 뇌 신호가 전달될 때의 속도에 영향을 미치는 요인을 분석할 수도 있었다. 실험을 통해 뇌 신호의 전파속도가 뇌세포 부위별로 다르다는 것을 밝혀냈다. 그뿐만 아니라, 오가노이드 등 3차원 인공 뇌 내에서의 기능적 연결 지도를 만들 수 있는 가능성도 확인했다.
이렇게 자극에 반응하는 인공 뇌 회로의 기능 변화를 측정해 인공 뇌 내부의 뇌 회로 연구뿐만 아니라, 다양한 뇌 질환 치료제의 효과를 검증할 수도 있다고 연구진은 설명했다.
조일주 박사는 "이 시스템이 기존에는 불가능했던 3D 인공 뇌 기능 측정을 가능하게 만들어 다양한 뇌 질환 치료제 개발 기간을 획기적으로 단축할 수 있을 것"이라고 전망했다.
이번 연구 결과는 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 21일 게재됐다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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