국내 연구진, 인공 뇌 모사하는 3차원 인공 신경 구현

광주과학기술원 윤명한·서울대 홍병희 교수팀 공동연구

［메디컬투데이 지용준 기자］ 

국내 연구진이 코코넛 젤리를 만드는 미생물의 섬유소로 실제 뇌의 구조를 모사하는 실험에 성공했다. 

광주과학기술원 신소재공학부 윤명한 교수와 서울대학교 화학과 홍병희 교수 공동 연구팀은 탄소나노구조체(산화그래핀)를 이용해 뇌의 구조를 모사하는 3차원 인공 신경네트워크 구현에 성공했다. 

인공뇌 구현을 위해서는 신경세포가 생장할 지지체가 중요한 요소로 작용을 한다. 기존 인공뇌 관련 연구에서는 주로 콜라겐 혹은 매트리젤과 같은 단백질을 주로 사용했지만, 생체 이식시 면역반응 가능성과 시간이 지남에 따라 단백질 붕괴가 발생하는 문제가 제기됐다. 

이에 연구팀은 산화그래핀 기반 나노탄소구조체를 박테리아 세포배양액에 적절히 분산시킬 경우, 섬유소 수화젤을 만드는 박테리아의 움직임을 조절함으로써 합성된 섬유소 수화젤의 결정성 및 거시구조의 비대칭성을 효과적으로 낮추는데 성공했다.

산화그래핀과 혼성화된 박테리아 섬유소 수화젤 구조는 신경세포의 3차원적 성장을 촉진시켰으며, 조직적인 신경세포의 연결성을 가능하게 했다.

이에 동물의 실제 뇌의 구조를 모사하는 3차원 인공 신경네트워크 구현에 성공했다.

연구결과를 3차원 뇌구조의 인공적 모사는 알츠하이머나 또는 파킨슨 질병 모델, 인공뇌조직 제작 혹은 손상된 중추 신경세포의 재생 유도 등 고령화 시대에 부각되는 의료 문제를 연구하는데 도움을 줄 것으로 기대했다. 

윤명한 교수는 "기존의 유전자 조작을 통한 방법이 아닌 나노소재를 이용하여 박테리아로 하여금 새로운 물질을 만들게 유도하는 측면에서 이번 연구결과는 매우 의미 있는 일"이라고 밝혔다  

서울대 홍병희 교수는 "개발된 산화그래핀-박테리아 섬유소 수화젤은 신경조직 재생뿐만 아니라 여러 생체조직의 3차원 모사에도 널리 이용될 것으로 기대된다"고 말했다. 

한편, 연구 결과는 나노소재 분야의 세계적 학술지인 스몰에 지난달 23일 온라인으로 게재됐다.    
메디컬투데이 지용준 기자(yjun89@mdtoday.co.kr)