(글: 한국화학연구원 고범석 선임연구원)

뇌 오가노이드와 소아뇌전증

뇌 과학과 소아 의학 분야에서 뇌 오가노이드와 소아뇌전증에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 뇌 오가노이드는 뇌의 복잡한 구조와 기능을 모방한 줄기세포 기반 3차원 인공 뇌 모델로, 이를 통해 소아뇌전증의 원인과 치료 방법에 대한 보다 나은 이해를 얻고자 하는 연구가 진행되고 있습니다.

뇌 오가노이드를 이용한 소아 뇌전증 연구의 가장 중요한 부분 중 하나는 뇌의 발달 과정을 모방하여 질병의 기저에 깔린 원인을 이해하는 데에 있습니다. 소아뇌전증은 어린이들의 뇌 발달에 영향을 미치는 신경학적 이상증상으로, 실제 소아 뇌를 연구하는 데는 많은 한계가 있으나, 뇌 오가노이드를 이용하면 현실적이고 정교한 실험 환경에서 이러한 이상을 연구할 수 있습니다.

이를 통해, 소아뇌전증의 발병 원인과 기전을 규명하고, 각 환자에게 맞는 맞춤 치료법을 개발하는 데에 기여할 것으로 기대가 되고 있습니다. 예를 들어, 특정 유전자 변이나 뇌 영역의 이상이 소아뇌전증과 관련이 있다면, 이를 뇌 오가노이드에서 재현하여 치료 효과를 시험하는 등의 연구가 진행될 수 있습니다.

또한, 뇌 오가노이드 연구는 신약 개발 분야에서도 큰 영향을 끼칠 것으로 기대됩니다. 소아뇌전증은 현재까지 효과적인 치료법이 부족한 신경학적 질환이기 때문에, 뇌 오가노이드를 활용한 신약 스크리닝 및 개발은 신규 치료법 발견에 기여할 것으로 기대되고 있습니다.

뇌 오가노이드

뇌 오가노이드는 줄기세포를 이용하여 형성된 3차원 세포집합체로, 뇌의 구조와 기능을 모방합니다. 배아줄기세포나 유도만능줄기세포 등 다양한 종류의 줄기세포를 배지와 생체 기질 환경(matrigel)에서 배양하면서 자가 조직화, 자가 증식, 특정한 조직 계통 분화 등을 거쳐 뇌 조직과 유사한 형태를 형성합니다.

뇌 오가노이드는 뇌의 특이적 세포를 포함하며, 뇌가 가진 특정 기능을 재현할 수 있는 능력을 지니고 있습니다. 이러한 특성으로 뇌 연구 분야에서 혁신적인 도구로 활용되고 있습니다. 뇌 오가노이드를 이용하여 뇌 질환의 병인 기전을 연구하거나 새로운 치료법을 개발하는 데 활용할 수 있습니다. 또한, 뇌 오가노이드는 실제 뇌와 유사한 형태로 조직화될 수 있는 가능성을 제시하고 있습니다.

드라베 증후군과 레트 증후군

한국화학연구원에서는 뇌 오가노이드 연구를 통해 드라베 증후군, 레트 증후군 등 치료가 어려운 소아 희귀 뇌전증에 대한 연구를 진행하고 있습니다.

드라베 증후군은 중추신경계의 이상으로 인해 발생하는 신경학적인 질환 중 하나입니다. 이 증후군은 주로 어린이나 청소년기에 발견되며, 경직성 발작 증상이 특징입니다. 드라베 증후군은 갑자기 시작되는 강력하고 장기적인 발작인 일차성 발작과 관련이 있습니다. 이러한 발작은 생후 12개월 이후 주기적으로 나타나는 특성이 있습니다. 특히 발작은 갑작스럽게 시작되며 몸을 굳히거나 경련이 발생하며 의식이 잠시 동안 끊기도 합니다. 드라베 증후군은 현재까지 완전한 치료법이 없는 치료가 어려운 희귀 소아 뇌 질환입니다.

레트 증후군 역시 주로 소아기에 발생하는 신경학적인 질환으로, 퇴행성 질환 중 하나입니다. 이 증후군은 거의 대부분 여성에서 나타나며, X 연관 유전 패턴을 따르고 있습니다. 레트 증후군은 특정할 수 없는 원인으로 발달이 정체되고 후퇴하는 특징을 가지고 있습니다. 레트 증후군을 가진 어린이들은 걷는 능력을 잃고, 손을 쓸 수 없게 되며, 대화 능력이 감소하거나 소멸되기도 합니다. 레트 증후군 또한 완전한 치료법이 없는 난치성 소아 뇌 질환으로 알려져 있습니다.

한국화학연구원의 뇌 오가노이드 연구

한국화학연구원에서는 드라베 증후군과 레트 증후군의 원인과 발병 기전을 규명하기 위해 뇌 오가노이드를 이용한 연구를 진행하고 있습니다. 연구팀은 뇌 오가노이드를 이용하여 소아 뇌전증 모사 모델을 제작하고, 기존 동물 모델과의 비교 분석을 통하여, 질환 원인 규명 및 나아가 치료 후보제 발굴을 위한 연구를 수행하고 있습니다.

이러한 뇌 오가노이드를 활용한 소아 뇌전증 연구는 과학적으로 흥미로운 동시에 임상 응용의 가능성을 열어놓고 있습니다. 향후 뇌 오가노이드 연구의 발전은 소아 뇌전증 환자들에게 더 나은 치료 옵션을 제공할 수 있을 것으로 기대됩니다.