줄기 세포에서 실험실에서 성장한 미니 뇌가 자발적으로 기초적인 눈 구조를 발달시켰다고 과학자들이 보고했습니다.
접시에서 자란 작은 인간 뇌 오가노이드는 인간 배아의 눈 구조 발달을 반영하는 두 개의 좌우 대칭 시신경 컵의 성장을 보여주었습니다. 이 놀라운 결과는 안과 질환뿐만 아니라 눈의 분화 및 발달 과정을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.
독일 뒤셀도르프 대학병원의 신경과학자 제이 고팔라크리슈난(Jay Gopalakrishnan)은 “우리 연구는 빛에 민감하고 신체에서 발견되는 것과 유사한 세포 유형을 포함하는 원시 감각 구조를 생성하는 뇌 오가노이드의 놀라운 능력을 강조한다. "이러한 오가노이드는 배아 발달 동안 뇌-눈 상호 작용을 연구하고, 선천성 망막 장애를 모델링하고, 개인화된 약물 검사 및 이식 요법을 위한 환자별 망막 세포 유형을 생성하는 데 도움이 될 수 있습니다."
뇌 오가노이드는 당신이 상상하는 것처럼 실제 뇌가 아닙니다. 유도만능줄기세포(성체에서 얻은 세포로 다양한 유형의 조직으로 성장할 가능성이 있는 줄기세포로 변형된 세포)에서 성장한 작은 차원 구조입니다.
이 경우 이러한 줄기 세포는 생각, 감정 또는 의식과 유사한 것이 전혀 없는 뇌 조직 덩어리로 성장할 수 있습니다. 이러한 "미니 브레인"은 실제 살아있는 뇌를 사용하는 것이 불가능하거나 적어도 윤리적으로 어려운 연구 목적으로 사용됩니다. 이번에 Gopalakrishnan과 그의 동료들은 눈의 발달을 관찰할 계획을 세웠습니다.
이전 연구에서 다른 과학자들은 배아 발달 동안 거의 전체 눈이 되는 구조인 시신경 컵을 성장시키기 위해 배아 줄기 세포를 사용했습니다. 다른 연구에서는 유도 만능 줄기 세포에서 시신경 컵과 같은 구조를 개발했습니다.
이러한 구조를 직접 성장시키는 대신 Gopalakrishnan의 팀은 그들이 뇌 오가노이드의 통합된 부분으로 성장할 수 있는지 확인하기를 원했습니다. 이를 통해 우리는 이 두 가지 유형의 조직이 단순히 분리된 광학 구조를 성장시키는 것이 아니라 함께 성장할 수 있는 방법을 볼 수 있습니다.
오가노이드 개발에 대한 이전 작업에서는 망막 세포의 존재를 보여주었지만 광학 구조를 개발하지 않았기 때문에 팀은 프로토콜을 변경했습니다. 그들은 신경 분화의 초기 단계에서 순수한 신경 세포의 발달을 강요하지 않았으며 눈 발달을 돕기 위해 배양 배지에 레티놀 아세테이트를 첨가했습니다.
세심하게 관리된 그들의 아기 뇌는 발달 30일째에 이미 시신경 컵을 형성했고, 그 구조는 50일째에 명확하게 볼 수 있었습니다. 이는 인간 배아의 눈 발달 시기와 일치하며, 이는 이러한 오가노이드가 이 과정의 복잡성을 연구하는 데 유용할 수 있음을 의미합니다.
다른 결과가 있습니다. 시신경 컵에는 빛에 반응하는 신경망으로 구성된 다양한 유형의 망막 세포가 포함되어 있으며 수정체와 각막 조직도 포함되어 있습니다. 마지막으로, 구조는 뇌 조직 영역과 망막의 연결을 보여주었습니다.
팀이 성장시킨 314개의 뇌 오가노이드 중 73%가 시신경 컵을 개발했습니다. 연구팀은 엄청난 잠재력을 가진 보다 심층적인 연구를 위해 이러한 구조를 장기간 실행 가능한 전략을 개발하기를 희망한다고 연구원들은 말했습니다.
"고도로 전문화된 신경 세포 유형을 표시하는 시신경 소낭을 포함하는 뇌 오가노이드가 개발될 수 있으며, 이식을 위한 맞춤형 오가노이드 및 망막 색소 상피 시트를 생성할 수 있는 길을 열었습니다."라고 그들은 논문에 썼습니다. "우리는 이것이 초기 신경발달 장애로 인한 망막병증을 모델링하는 데 도움이 되는 차세대 오가노이드라고 생각합니다."
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