대뇌는 운동 제어, 언어 처리, 시각 정보 처리 등과 같은 기능마다 다른 영역으로 나누어져 있다.먼 영역은 신경 세포의 일부인 "축삭"이 묶여있는 조직으로 연결되어 있으며,이를 통해 정보를 교환합니다.

 이번에 도쿄대학 생산기술연구소의 이케우치 요시호준 교수 등은 인간 iPS 세포를 사용하여 멀어진 2개의 대뇌의 영역을 축삭 뭉치로 연결한 구조를 모방한 인공적인 대뇌 조직을 제작에 성공했다.

 연구 그룹은 먼저 인간 iPS 세포를 대뇌 신경으로 분화시키고 두 개의 둥근 챔버와 그것을 연결하는 얇은 채널로 구성된 마이크로 장치의 양쪽에 하나씩 배치하고 배양했다.디바이스에 배치하고 나서 2일째가 되면, 각각으로부터 채널 안에 다수의 축삭이 신장했다. 1일쯤이 되면, 채널 내의 축삭이 속상 조직이 되어, 10개의 인공 대뇌 조직이 연결된 조직을 제작할 수 있었다.

 한쪽의 대뇌 조직을 전기적으로 자극하면, 다른 한쪽의 대뇌 조직에서도 신호가 검출되었기 때문에, 2개의 대뇌 조직간에 정보의 교환이 행해지고 있는 것이 확인되었다.이에 따라 이번에 제작한 조직이 대뇌의 떨어진 영역간에 정보를 전달하는 모습을 모방하는 것으로 나타났다.

 이어서, 축삭속의 질환을 일으키는 원인 유전자인 L1CAM의 기능을 결손시켜 해석을 행한 결과, 축삭속의 형성 효율이 크게 저하되는 것을 알 수 있었다.이로부터, 이번에 제작한 조직은, 생체내의 뇌 조직과 같은 구조로 축색다발이 형성되어 있고, 질환의 모델로서도 유용한 것을 알 수 있었다.

 본 연구 성과의 인공대뇌조직은 생체내의 현상을 단순화한 모델실험계로서 대뇌내의 신경회로나 관련 질환의 극복을 위한 연구에 활용될 것으로 기대된다.

논문 정보:【iScience】A human iPS cell-derived tissue model of a cerebral tract connecting two cortical regions

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