뇌나 척수 손상으로 한 번 끊어진 신경은 다시 자라지 않아 평생 마비로 이어진다는 기존 의학 상식을 뒤흔드는 연구 결과가 나왔다. 영국 케임브리지대학교 연구진이 인간 세포로 만든 신경 조직에서 신경 재생을 차단하는 유전자 스위치를 처음으로 규명하고, 이를 되돌리는 데 성공했다. 향후 척수 손상과 신경계 질환 치료 연구에 새로운 가능성을 제시했다는 평가가 나온다.
인간 세포로 만든 신경 조직, 실제 근육 움직였다
국제학술지 ‘세포 보고서’에 따르면, 케임브리지대학교 안드라시 러카토시 박사 연구팀은 인간 줄기세포를 이용해 손바닥 크기의 뇌·척수 오가노이드를 각각 배양한 뒤 신경섬유로 연결하는 데 성공했다.
오가노이드는 줄기세포를 이용해 실험실에서 배양한 초소형 장기 모델이다. 최근 전 세계 바이오·의생명 연구 분야에서 실제 인체 반응을 보다 정밀하게 구현할 수 있는 기술로 주목받고 있다.
연구팀이 구축한 인공 신경회로는 단순한 조직 수준을 넘어 작은 근육 조직을 실제로 움직일 정도의 기능을 보였다. 연구진은 이 신경 시스템을 1년 이상 장기간 관찰하며 신경 발달과 재생 과정을 추적했다.
태아 단계부터 줄어드는 신경 재생 능력
연구 결과에 따르면, 배양 150일 전후를 기점으로 신경 재생 능력이 급격히 감소했다. 배양 초기의 미성숙 신경은 손상 이후에도 다시 신경섬유를 뻗어 회복됐지만, 150일이 지난 성숙 신경은 재생 능력이 약 35% 감소했다.
연구진은 배양 150일이 실제 인간 태아의 임신 중기 신경 발달 단계와 유사하다고 설명했다. 즉, 인간의 신경 재생 능력은 출생 이전 태아 시기부터 점차 약화되기 시작한다는 의미다.
이는 그동안 성인 이후에만 신경 재생 한계가 나타난다고 여겨졌던 기존 관점과 다른 결과다.
신경 성장 멈추게 하는 유전자 네트워크 확인
연구팀은 개별 세포의 유전자 활동을 정밀 분석한 끝에, 배양 150일 이후 ‘신경 성장을 중단시키는 유전자 네트워크’가 활성화된다는 사실을 발견했다.
신경세포가 일정 수준 이상 성숙하면 성장 중단 신호가 켜지고, 손상 이후에도 이 신호가 꺼지지 않으면서 신경 재생 능력을 잃게 된다는 것이다.
특히 연구진은 이 스위치의 핵심 조절 인자를 차단했을 때 성숙한 신경세포에서도 손상된 신경섬유가 다시 자라는 현상을 확인했다.
기존 승인 약물서 재생 가능성 확인
연구팀은 해당 유전자 네트워크를 조절할 수 있는 기존 약물 323종을 선별해 효과를 시험했다. 그 결과, 해외에서 월경 질환 치료와 피임 목적으로 사용되는 호르몬제 ‘리네스트레놀’이 가장 유망한 후보로 나타났다.
실험에서 리네스트레놀을 투여한 손상 신경은 약물을 사용하지 않은 대조군보다 신경섬유 재생 길이가 약 2.06배 길어진 것으로 확인됐다.
안드라시 러카토시 박사는 “리네스트레놀 자체가 곧바로 척수 손상 치료제가 되는 것은 아니다”라면서도 “인간 신경세포의 재생 프로그램을 직접 다시 활성화할 수 있다는 가능성을 입증했다는 점에서 의미가 크다”고 설명했다.
인간 조직 기반 연구로 치료 가능성 확대
그동안 신경 재생 연구는 주로 생쥐 실험에 의존해 왔다. 그러나 동물 실험 결과가 인간에게 동일하게 적용되지 않는 사례가 많아 실제 치료 개발에는 한계가 있었다.
이번 연구는 인간 줄기세포 기반 조직을 활용해 이러한 간극을 좁혔다는 점에서 주목받고 있다. 특히 척수 손상, 뇌 손상, 근위축성 측삭경화증 등 난치성 신경계 질환 연구에도 활용 가능성이 제기된다.
다만 연구진은 이번 실험이 단일 종류의 줄기세포를 기반으로 진행된 만큼, 개인별 세포 반응 차이를 확인하기 위한 추가 연구가 필요하다고 밝혔다.
전문가들은 아직 임상 치료까지는 상당한 시간이 필요하지만, 이번 발견이 “손상된 신경은 회복되지 않는다”는 기존 의학 패러다임에 중요한 변화를 가져올 수 있다고 평가하고 있다.
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