뇌 일부가 없는 생쥐에게 인간 신경세포를 이식하자 생쥐 인지 기능이 부분적으로 회복됐다. 인간 뇌세포가 동물 뇌에서 정상적으로 작동할 수 있다는 사실이 확인되며 뇌질환 연구에 새로운 길이 열렸다는 평가가 나온다.

지난 9월 국제학술지 네이처에 따르면 미국 스탠퍼드대 연구진은 대뇌피질 등 뇌의 주요 부분이 발달하지 않도록 유전자를 조작한 생쥐에게 인간 신경세포 약 400만 개를 이식했다. 대뇌피질은 대뇌 바깥쪽 영역으로 인식 능력, 언어 구사, 의사결정 등을 담당한다.
생쥐에 인간 신경세포 이식…뇌 질환 치료, 길 열렸다
실험은 생후 이틀 된 생쥐 뇌의 빈 곳에 인간 오가노이드를 주입하는 식으로 이뤄졌다. 오가노이드는 줄기세포 등을 배양해 장기 구조와 기능을 일부 구현한 세포 조직이다.

생쥐 29마리 가운데 25마리에서 이식에 성공했다. 이식된 인간 조직은 3개월 만에 다섯 배 정도 커져 생쥐 혈관과 연결됐다. 인간 조직이 전체 생쥐 뇌 부피의 약 절반을 차지했지만 생쥐 대부분은 정상적으로 걷고 소리를 냈다.

인지 기능에서도 변화가 나타났다. 미로 찾기 실험에서 인간 조직을 이식받지 않은 생쥐는 반복적으로 길을 잃었다. 이에 비해 이식받은 생쥐는 상대적으로 더 나은 결과를 보였다. 인간 조직이 생쥐의 인지 기능을 높였을 것으로 판단된다.

인간 조직 일부가 ‘폰 에코노모 뉴런’으로 발달하기도 했다. 이 뉴런은 인간과 유인원, 고래, 코끼리 등 고도의 사회적 동물에게서만 발견된다. 생쥐에게는 존재하지 않으며 실험실에서 인위적으로 만들어내기도 매우 어려운 것으로 알려졌다.

이번 실험을 통해 기존 뇌질환 연구의 한계를 보완할 수 있을 것이라는 기대가 나온다. 인간 뇌는 신경세포 약 860억 개가 수조 개의 연결망으로 이어진 복잡한 구조를 갖췄다. 하지만 윤리와 안전상 이유로 살아 있는 인간 뇌 조직을 연구하는 건 어렵다. 연구진은 “그동안 연구하기 힘든 인간 뇌 기능의 다른 측면을 살펴볼 기회를 제공할 것”이라며 “뇌성마비 발병 원인을 밝히는 데도 활용할 수 있을 것으로 전망된다”고 말했다.

다만 윤리적 논란이 뒤따른다. 인간 신경 조직이 동물 뇌에서 성장하면 동물에게도 인간과 비슷한 의식이 형성될 가능성이 있다는 이유에서다. 연구진은 인간 신경세포를 이식한 지 6개월 됐을 때 실험을 중단했다고 설명했다. 인간 신경세포가 생쥐 뇌와 더 복잡한 연결망을 형성하기 전에 실험을 그만뒀다는 것이다. 일부 전문가는 “당분간 실험 대상을 설치류로 제한할 필요가 있다”고 제안했다.

한명현 기자 wise@hankyung.com