과학자들이 살아있는 장기와 관련된 윤리적 또는 실용적 딜레마 없이 미니어처 인간 뇌를 제작하여 장기의 내부 작용을 연구할 수 있다고 상상해 보세요. 이것이 바로 줄기세포에서 유래한 작은 3차원 조직 배양체인 오가노이드의 가능성입니다. 오가노이드를 사용하면 연구자들은 기본적으로 인간 조직을 처음부터 배양하여 실험실 환경에서 평가할 수 있습니다. 오가노이드는 뇌나 폐와 같은 장기에만 국한되지 않고 줄기세포는 전체 시스템을 복제할 수 있습니다. 스탠포드 의대 연구진은 최근 오가노이드 원리를 사용하여 인간이 통증을 감지할 수 있는 중요한 신경 경로를 복제했습니다. 4월 9일 Nature에 게재된 이 연구에 대해 자세히 알아보고 인간의 통증 시스템에 대한 놀랍고 새로운 통찰력을 얻을 수 있는 내용을 읽어보세요.
통증을 유발하는 신경 경로 평가하기
스탠퍼드 연구는 정신과 및 행동과학의 케네스 T. 노리스 2세 교수인 세르지우 파스카(Sergiu Pasca) 박사가 주도했습니다. 파스카는 스탠포드 의과대학에서 제공한 보도 자료에서 인간의 통증은 실험동물에서 연구하기 어렵다는 점을 지적하며 통증 관련 오가노이드의 필요성에 대해 설명했습니다. “그들의 통증 경로는 어떤 면에서 우리와 다릅니다.” 라고 파스카는 썼습니다. “하지만 이 동물들도 고통을 경험합니다. 우리의 접시 기반 구조는 그렇지 않습니다.” 다시 말해, 실험실에서 성장한 오가노이드는 동물 실험에 대한 인도적인 대안을 제공합니다.
Nature에 게재된 이 연구에서 저자들은 피부에서 뇌로 통증을 전달하는 상승 감각 경로를 재구성하기 위한 인간 신경계의 소형화된 부분인 오가노이드 4개를 성공적으로 조립했다고 설명합니다.
스탠포드 연구팀, 오가노이드를 통해 오름차순 감각 경로를 재현하다
효과적인 감각 오가노이드를 만들기 위해 파스카의 팀은 상승 감각 경로를 구성하는 뚜렷한 뇌 영역을 복제해야 했습니다. 이를 위해 연구진은 파스카의 이전 연구, 특히 파스카가 “지역화된 신경 오가노이드” 라고 부르는 것을 만들어 뚜렷한 뇌 영역을 표현한 연구를 활용했습니다. 이러한 영역을 연결하고 전체 시스템을 모방하기 위해 파스카는 다양한 오가노이드 유형을 접시 안에 융합하여 파스카가 “어셈블로이드” 라고 부르는 것을 형성했습니다. 상승 감각 경로를 모방한 어셈블로이드를 만들기 위해 파스카 팀은 지원자의 피부 세포 샘플을 채취하여 다양한 세포 유형으로 유도할 수 있는 만능 줄기세포로 변형시켰습니다. 그런 다음 화학 신호를 사용하여 이 세포들이 작은 공 모양으로 뭉치도록 유도하여 경로의 네 가지 영역을 각각 대표하는 신경 오가노이드를 만들었습니다. 연구진은 이 오가노이드를 나란히 정렬하여 파스카에 따르면 “작은 소시지 링크” 처럼 보이는 어셈블로이드로 융합할 수 있었습니다.
그 과정에서 파스카와 그의 동료들은 전체 감각 경로를 통해 정보가 전송되는 것을 관찰한 최초의 연구자가 되었습니다. 파스카는 “네 개의 오가노이드가 모두 연결되어 동시에 관찰할 수 없었다면 이 파동과 같은 동기화를 볼 수 없었을 것입니다.” 라고 말합니다. “뇌는 그 부분의 합보다 더 큰 존재입니다.”
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스탠포드 연구는 의료계가 통증 신호, 특히 만성 통증과 관련된 통증, 즉 관찰 가능한 손상이 더 이상 표면적으로 드러나지 않는데도 지속되는 통증에 대해 생각하는 방식을 바꿀 수 있습니다. 만성 통증이 오름차순 감각 경로의 변화와 관련이 있을까요? 이제 연구팀은 이를 알아낼 수 있는 도구를 갖게 되었습니다. 파스카는 “이제 비침습적으로 이 경로를 모델링할 수 있게 되었습니다.” 라고 말합니다. “이를 통해 통증 장애를 더 잘 치료하는 방법을 배우는 데 도움이 되기를 바랍니다.”
오가노이드에 대해 자세히 알아보고 오가노이드가 CNS 신약 개발에 어떻게 혁신을 가져올 수 있는지 알아보려면 예정된 웨비나 “3D 오가노이드가 신경 신약 개발의 미래를 만드는 방법” 에 등록하거나 이미 체외 연구 서비스에 사용되고 있는 최근 설립된 오가노이드 플랫폼을 확인하시기 바랍니다.
니트로글리세린 유발 편두통 모델은 통증 연구를 위해 Scantox Neuro에서 쉽게 이용할 수 있습니다. 감각 뉴런을 기반으로 한 추가적인 체외 통증 모델이 현재 개발 중입니다.
Scantox 는 1977년부터 최고 수준의 약리학 및 규제 독성학 서비스를 제공하는 선도적인 북유럽 전임상 GLP 인증 임상시험수탁기관(CRO)입니다. Scantox 제약 및 생명공학 기업의 신약 개발 프로젝트를 지원하는 전임상 계약 연구 서비스에 중점을 두고 있습니다. 핵심 역량에는 탐색 및 효능 연구, PK 연구, 일반 독성 연구, 국소 내성 연구, 상처 치유 연구 및 백신이 포함됩니다. 서비스 및 연구 분야에 대해 자세히 알아보려면 다음을 참조하세요. 뉴스레터 구독하기. 당사와의 파트너십에 관심이 있으시다면 다음과 같이 문의해 주세요. 온라인 문의.
