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성인 4명 중 1명은 일생 동안 뇌졸중을 겪는다. 그중 절반은 내출혈이나 산소 공급 부족으로 뇌세포가 돌이킬 수 없을 정도로 파괴돼 신체 마비에 따른 운동 능력 소실이나 언어 장애와 같은 후유증이 남는다.
이러한 손상을 뇌졸중 이전의 상태로 회복시키는 치료법은 현재로선 없다. 그러나 스위스 취리히 대학교 연구진이 쥐 실험에서 뇌졸중 환자의 뇌세포를 복구하는 데 성공해 치료 가능성이 열렸다.
취리히대 재생의학연구소 신경퇴행 그룹 크리스티안 타켄버그 과학부장이 이끄는 연구진은 미국 서던캘리포니아 대학교 연구진과 공동 연구를 통해 신경줄기세포가 뇌 조직을 재생하는 잠재력이 있음을 입증하는 논 외국인매매동향 문을 발표했다. 해당 논문은 네이처 커뮤니케이션즈에 지난 16일 게재됐다.



배양 중인 인간신경줄기세포 이미지. 취리히대학교 제공


연구진은 신경계의 다양한 세포 유형을 형성할 수 있는 인간 신경줄기세포를 신경전구세포( 햇살론채무불이행 NPC)라는 특수 뇌세포로 배양해 뇌졸중을 겪은 쥐의 뇌에 이식했다. 실험에 사용된 28마리의 쥐는 인간 줄기세포에 거부 반응을 보이지 않도록 유전자 변형된 상태였다. 28마리 중 11마리에 25만개의 NPC가 투여됐고, 나머지 쥐(대조군 11마리, 위약 대조군 4마리)에는 세포 없이 부형제 용액만 투여됐다.
이식된 세포는 5주 이상 생존 국세청 사업자 했으며 주변 뇌 조직과 상호작용해 치유를 촉진하는 것으로 나타났다. 타켄버그는 “이식된 세포 대부분 뉴런으로 전환돼 이미 존재하는 뇌세포와도 소통하는 것을 확인했다”고 밝혔다.
5주 후 세포를 이식받은 쥐와 아닌 쥐 사이의 차이가 뚜렷하게 나타났다.



뇌졸중 신차구매프로그램 을 겪은 뒤 인간신경줄기세포 이식을 받은 실험실 쥐 뇌의 관상면 단면. 점선 원은 뇌졸중 부위이며, 이식된 인간신경줄기세포의 신경돌기(짙은 갈색)가 피질(CX)까지 국소적으로 뻗어 있을 뿐만 아니라, 뇌량(CC)을 통해 반대쪽 뇌반구까지 뻗어 있다. 취리히대학교 제공


정밀 사다리 걷기 시험에서 치료 무담보 를 받지 않은 쥐들은 뇌졸중 후유증과 같이 비틀거렸지만, 세포를 이식받은 쥐들은 건강한 쥐에 가까운 성적을 보였다.
이식된 세포의 약 78%가 성숙한 뉴런으로 발달했고, 이 중 거의 절반이 GABA성 인터뉴런으로 발달했다. 이는 뇌졸중으로 인해 흔히 소실되며, 지속적인 장애와 관련된 뉴런 유형이다.
연구진은 이식된 세포가 단순히 손상된 뉴런을 대체하는 것 외에도 뇌 회복에 어떤 영향을 미치는지 밝혀냈다.
분석 결과 이식된 세포는 기존 뇌 조직과 여러 전달 경로를 통해 소통했고, 이러한 상호작용은 뇌 기능의 광범위한 개선과 연관돼 있었다.
치료를 받은 쥐는 손상된 부위의 혈관 성장이 더 강했고, 염증 신호가 감소했으며, 혈액-뇌 장벽 기능이 더 안정적이었다. 또 뇌실하대라는 영역에서 새로운 뉴런을 생성하는 뇌 자체 줄기세포를 자극하는 것으로 나타났다.



뇌졸중 자료 이미지. 아이클릭아트


연구진은 이식된 세포가 조정자처럼 작용해 손상된 신경 세포를 대체하는 동시에 뇌의 자연적인 복구 메커니즘을 촉진한다는 결론을 내렸다.
이 연구는 뇌졸중을 겪고 운동 능력이나 언어 능력이 손상된 환자를 치료할 가능성을 제시한다.
그러나 이 접근법을 사람에게 적용하기까지는 여전히 여러 걸림돌이 남아 있다. 실험을 위해 쥐의 면역 기능을 변형시켜 인간 줄기세포에 거부 반응을 일으키지 않도록 했는데, 이는 실제 환자에게서 면역 거부 반응이 일어날 수도 있다는 뜻이 된다.
또 이 연구에서는 이식된 세포에서 발달한 뉴런이 뇌의 기존 조직과 기능적으로 완전히 연결을 형성했는지 직접적으로 증명하지 못했다. 세포를 이식받은 쥐의 운동 능력이 향상됐다고는 하나 다른 여타 뇌 기능이 정상 작동하고 있는지는 좀 더 면밀한 연구가 필요하다는 것이다.
그럼에도 이 연구는 기존보다 장점이 분명하다. 신경전구세포는 유전자 변형 없이 표준화된 임상 절차를 통해 생성했기 때문에 의료용 생산에 적합하다. 또 문제 발생 시 신경전구세포를 제거하는 스위치를 포함해 안전 기능도 내장했다.
논문 저자들은 안전성에 대한 후속 연구가 성공한다면 향후 5~7년 안에 인체 임상 시험에 돌입할 수 있을 것으로 보고 있다.
신진호 기자