뇌 세포 이식 생쥐 실혐서 '치료신약' 개발 가능성 제시돼

스탠퍼드대 신경과학자로 연구 공동 저자인 세르지우 파스카(Sergiu Pașca)는
"이러한 '하이브리드 동물'이 뇌성마비 같은 비정상 뇌 발달 동반하는 질환을
연구하고 약물을 시험할 수 있는 전례 없는 방법을 제공한다"고 기대를 나타내
지금까지 동물 체내에 인간뇌세포 통합시킨 사례 중 가장 광범한 통합 보여줘

배양 오가노이드가 생쥐실험서 결손된 뇌와 신경망 치료에 희망을 찾을 수 있을 것 같다.

16일 국제학술지 ‘네이처’에 따르면 그간 인간 뇌 조직에 대한 접근이 어려워 인간의 발달 및 기능 연구를 제한해 왔으나, 인간 줄기세포 유래 신경 모델이 이러한 난제를 해결하기 시작했다.

설치류 숙주에 신경 오가노이드를 이식하면 숙주 동물의 행동 표현형 분석과 더불어 인간

신경 발달 및 회로 기능의 여러 측면을 생체 내(in vivo)에서 연구할 수 있다는 것 이다.

'네이처(Nature)'에 발표 자료는 지금까지의 동물 체내에 인간 뇌세포를 통합시킨 사례 중 가장 광범위한 통합을 보여준다.

이 실험적 접근 방식은 실험실에서 배양한 뇌 조직을 이용해 신경정신 질환을 연구하려는 과학자들의 앞길을 오랫동안 가로막았던 난관들을 극복해 냈다는 평가를 받는다.

스탠퍼드대학교의 신경과학자이자 이번 연구의 공동 저자인 세르지우 파스카(Sergiu

Pașca)는 "이러한 '하이브리드 동물'이 뇌성마비와 같이 비정상적인 뇌 발달을 동반하는 질환을 연구하고 약물을 시험할 수 있는 전례 없는 방법을 제공한다"고 말했다.

그는 "우리는 이제 인간의 뇌가 무엇 때문에 독특하며, 왜 질병에 취약한지를 이해 할 수 있는 매우 강력하고 새로운 시스템을 갖게 되었다" 라고 덧붙였다.

신경과학자들은 살아있는 인간 뇌 조직을 연구할 수 없다는 한계로 인해 수십년간 어려움을 겪어왔다.

인간 줄기세포를 배양 접시에서 키워 만든 신경세포 집합체인 '인간 뇌 오가노이드'가 초기 신경 발달 과정을 들여다볼 수 있는 창구 역할을 해왔지만, 이들은 대개 혈관이 없고 신호 송수신을 주고받을 신체 환경도 갖추고 있지 않다는 단점이 있었다.

연구진은 유전적 전략을 사용하여 생쥐의 신피질 및 해마(무피질 영역, apallial) 에서 글루타메이트성 신경세포를 효과적으로 제거한 뒤, 생쥐의 신생아 시기에 해당 피질 공동(cavity)에 인간 줄기세포 유래 피질 오가노이드(hCO)를 이식하여 '이종 피질 생쥐(xenocortical mice)'를 제작하는 플랫폼을 구축했다.

이를 통해 hCO가 피질 부피의 대부분을 차지하며 5층(layer 5)의 종뇌 외 투사

신경세포(extratelencephalic projection neurons)를 포함한 다양한 인간 피질 세포 유형을 생성하는 등, 이식된 조직이 성공적으로 성장하는 결과를 얻었다.

이식된 조직이 인간 질병을 모방할 수 있는지 확인하기 위해 연구팀은 쥐들을 미숙아의 뇌성마비와 관련된 저산소 환경에 노출시켰다.

그 결과, 인간 조직을 이식받은 쥐들만이 뇌성마비 환자에게서 나타나는 것과 유사한 운동 협응력 결핍을 보였다.

이는 이식된 조직이 뇌성마비 치료법을 시험하는 데 활용될 수 있음을 시사한다.

연구진은 이종 피질화(xenocortication) 기술이 인간 신경세포를 활용하여 신경발달 연구, 질병 모델링 및 치료제 개발을 위한 회로 및 행동 수준의 데이터를 얻는 데 유용하게 활용될 것으로 기대한다고 밝혔다.

[참고자료]

1. Human brain cells transplanted into mice in ‘most extensive’ integration ever, nature, 2026.9.16.

2. Kaganovsky, K., Kelley, K.W., Gschwind, T. et al. Developmental xenocortication using

human-derived organoids in mice. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-11032-2.