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r/singularity 16일 전

신경 줄기세포 주입으로 뇌졸중 후유증 역전 성공

IMP
8/10
핵심 요약

취리히 대학교와 남加州 대학교(USC) 공동 연구진이 유도 만능 줄기세포(IPSC)에서 만든 신경 줄기세포를 뇌졸중 마우스에 이식해 손상된 뇌 조직과 혈관을 재건하고 운동 기능을 회복하는 데 성공했습니다. 이식된 세포가 새로운 신경망을 형성하고 뇌의 광범위한 치유 반응을 촉진하여, 단순 생존을 넘어 실질적인 뇌 재건 역할을 수행한 점이 확인되었습니다. 이번 연구는 현재 불가능하게 여겨지는 뇌졸중으로 인한 영구적 뇌 손상을 미래에 치료할 수 있다는 강력한 가능성을 제시합니다.

번역된 본문

과학자들은 이식된 줄기세포 유래 뇌 세포가 뇌졸중 이후 단순히 생존하는 것 이상의 역할을 한다는 사실을 발견했습니다. 취리히 대학교(University of Zurich)와 남加州 대학교(University of Southern California)의 새로운 연구에 따르면, 줄기세포 치료는 손상된 뇌 연결을 재건하고, 혈관을 복원하며, 운동 능력을 향상시켜 마우스가 뇌졸중에서 회복되도록 도왔습니다. 이번 발견은 현재 영구적인 것으로 간주되는 뇌졸중 손상을 언젠가 미래의 치료법이 복구할 수 있을 것이라는 희망을 높여줍니다.

뇌졸중은 여전히 전 세계적으로 장애를 유발하는 주요 원인 중 하나입니다. 뇌의 특정 부위로 가는 혈류가 차단되면 산소가 부족해진 세포는 몇 분 안에 죽습니다. 피부나 뼈와 달리 뇌는 손실된 조직을 대체하는 능력이 매우 제한적이어서, 많은 생존자들이 평생 마비, 언어 장애 또는 기억 상실 등의 후유증을 안고 살아갑니다. 과학자들은 수년간 뇌가 스스로 재건할 수 있도록 돕는 방법을 찾고 있습니다.

새로운 연구에서 연구진은 다양한 유형의 뇌 조직으로 발달할 수 있는 초기 단계 세포인 신경 전구세포(neural progenitor cells)를 사용했습니다. 이 세포는 성인 인간의 세포를 줄기세포와 같은 상태로 재프로그래밍한 유도 만능 줄기세포(induced pluripotent stem cells, iPSCs)에서 만들어졌습니다. 연구팀은 뇌졸중이 발생한 지 일주일 후에 마우스의 뇌에 이 세포들을 이식했습니다. 이 시기의 선택은 매우 중요했습니다. 뇌졸중 직후에 이식을 시도하면 부상당한 뇌가 여전히 염증과 독성 화학 신호로 압도당하고 있어 세포 생존률이 매우 낮았습니다. 며칠을 기다리면 상태가 충분히 안정되어 이식된 세포가 자리를 잡을 수 있었습니다.

이후에 일어난 일은 연구진을 놀라게 했습니다.

새로운 뉴런과 재건된 연결망 5주 동안 이식된 세포는 생존하여 주변 뇌 조직으로 퍼졌고, 주로 기능하는 뉴런으로 성숙했습니다. 이 중 다수는 신경 활동 조절을 돕고 뇌졸중 후 크게 감소하는 특수한 억제성 뇌 세포인 GABAergic 뉴런이 되었습니다. 이 세포들은 뇌 신호 전달의 균형을 맞추고, 과도한 흥분을 방지하며, 운동을 조율하는 데 필수적입니다.

이식된 뉴런들은 손상된 뇌 조직 옆에 단순히 존재하기만 한 것이 아니었습니다. 증거에 따르면 이들은 신경 성장, 시냅스 형성 및 조직 수리와 관련된 분자 신호 전달 시스템을 통해 주변 세포들과 적극적으로 소통했습니다. 연구진은 신경망 재건 및 축삭(axon)의 재연결을 유도하는 데 관여하는 주요 경로인 뉴렉신(neurexin), 뉴레귤린(neuregulin), NCAM, SLIT 신호 전달 등 이러한 교차 대화(cross-talk)에 관여하는 여러 주요 경로를 확인했습니다.

줄기세포 치료는 손상된 뇌 전반에 걸쳐 더 광범위한 치유 반응을 촉발한 것으로 보였습니다. 이식을 받은 마우스는 뇌졸중 부위 근처에 상당히 더 많은 혈관이 발달하여 손상된 조직의 혈액 순환이 개선되었습니다. 또한 치료는 염증 활동을 감소시키고, 혈류에서 뇌로 해로운 물질이 새어 들어가는 것을 막아주는 보호막인 혈액뇌장벽(blood-brain barrier)을 강화했습니다. 이 장벽의 손상은 뇌졸중 후 부종과 추가적인 부상의 주요 원인입니다.

연구진은 또한 손상된 부위 주변에서 신경 섬유의 성장이 증가하는 것을 관찰했습니다. 일부 이식된 뉴런은 운동 및 감각 제어와 관련된 영역으로 긴 돌기를 뻗었으며, 이는 새로운 세포들이 기존 뇌 회로에 편입되기 시작했음을 시사합니다.

운동 및 조정 능력의 향상 이러한 생물학적 변화가 실제 회복으로 이어지는지 측정하기 위해 과학자들은 마우스의 보행 방식을 분석하는 AI 보조 동작 추적 시스템을 사용했습니다. 뇌졸중은 일반적으로 협응력, 발 위치 및 보행 타이밍을 방해합니다. 줄기세포로 치료받은 마우스들은 점차 더 부드러운 움직임을 되찾었으며, 치료받지 않은 동물들보다 균형 및 세밀한 운동 과제에서 더 나은 성능을 보였습니다. 회복은 이식 후 몇 주가 지나 특히 두드러졌으며, 이는 이 치료법이 단기적인 이점만 제공하는 것이 아니라 장기적인 복구를 지원할 수 있음을 나타냅니다.

연구진은 "우리의 연구 결과는 신경 줄기세포가 단순히 생존하는 것을 넘어..."라고 덧붙이며 이번 실험의 의의를 강조했습니다.

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Share Facebook Twitter LinkedIn Pinterest Telegram Email Reddit Scientists have discovered that transplanted stem cell-derived brain cells may do far more than simply survive after a stroke. A stem cell treatment helped mice recover from strokes by rebuilding damaged brain connections, restoring blood vessels, and improving movement, according to new research from the University of Zurich and the University of Southern California . The findings raise hopes that future therapies could one day repair stroke damage that is currently considered permanent. Stroke remains one of the world’s leading causes of long-term disability. When blood flow to part of the brain is cut off, oxygen-starved cells die within minutes. Unlike skin or bone, the brain has only a limited ability to replace lost tissue, leaving many survivors with lifelong paralysis, speech problems, or memory loss. Scientists have spent years searching for ways to help the brain rebuild itself. In the new study, researchers used neural progenitor cells, early-stage cells capable of developing into different types of brain tissue. The cells were created from induced pluripotent stem cells, which are adult human cells reprogrammed into a stem cell-like state. The team transplanted these cells into the brains of mice one week after a stroke. That timing turned out to be critical. Earlier transplants survived poorly because the injured brain was still overwhelmed by inflammation and toxic chemical signals. Waiting several days allowed conditions to stabilize enough for the transplanted cells to take hold. What happened next surprised the researchers. New Neurons and Rebuilt Connections Over five weeks, the transplanted cells survived, spread through nearby brain tissue, and matured mostly into functioning neurons. Many became GABAergic neurons, specialized inhibitory brain cells that help regulate neural activity and are heavily depleted after stroke. These cells are essential for balancing brain signaling, preventing excessive excitation, and coordinating movement. The grafted neurons did not simply exist alongside the damaged brain tissue. Evidence suggested they actively communicated with surrounding cells through molecular signaling systems linked to neural growth, synapse formation, and tissue repair. The researchers identified several major pathways involved in this cross-talk, including neurexin, neuregulin, NCAM, and SLIT signaling, all of which are associated with rebuilding neural networks and guiding axons to reconnect. The stem cell treatment also appeared to trigger a broader healing response across the injured brain. Mice receiving the transplants developed significantly more blood vessels near the stroke site, improving circulation in damaged tissue. The treatment also reduced inflammatory activity and strengthened the blood-brain barrier, the protective lining that normally prevents harmful substances in the bloodstream from leaking into the brain. Damage to this barrier is a major contributor to swelling and further injury after stroke. Researchers additionally observed increased growth of nerve fibers around the damaged region. Some transplanted neurons extended long projections into areas linked to movement and sensory control, suggesting the new cells may have started integrating into existing brain circuits. Improvements in Movement and Coordination To measure whether these biological changes translated into real recovery, the scientists used AI-assisted motion tracking systems that analyzed how the mice walked. Stroke typically disrupts coordination, paw placement, and gait timing. Mice treated with stem cells gradually regained smoother movement and performed better on balance and fine-motor tasks than untreated animals. The recovery was especially noticeable weeks after transplantation, indicating the therapy may support long-term repair rather than providing only short-lived benefits. “Our findings show that neural stem cells not only form new neurons, but also induce other regeneration processes,” said Christian Tackenberg of the University of Zurich’s Institute for Regenerative Medicine. The study also addressed one of the biggest concerns surrounding stem cell therapies: safety. The neural progenitor cells were produced using animal-free methods designed for future clinical compatibility. Researchers are now developing built-in “safety switches” that could shut down transplanted cells if abnormal growth occurs. Another major goal is making treatment less invasive. In the current experiments, cells were implanted directly into the brain. Scientists are now exploring whether stem cells could eventually be delivered through blood vessels instead, similar to minimally invasive stroke procedures already used in hospitals. Several types of stem cell therapies have already reached early human trials for neurological diseases including Parkinson’s disease. Stroke may become one of the next major targets. Important Questions Still Remain Important hurdles remain. The experiments were performed in genetically modified mice whose immune systems would not reject human cells, and researchers have not yet proven that the transplanted neurons fully integrate into human-like brain networks over the long term. “We need to minimize risks and simplify a potential application in humans,” Tackenberg said. “Stroke could be one of the next diseases for which a clinical trial becomes possible.” Reference: “Neural xenografts contribute to long-term recovery in stroke via molecular graft-host crosstalk” by Rebecca Z. Weber, Beatriz Achón Buil, Nora H. Rentsch, Patrick Perron, Stefanie Halliday, Allison Bosworth, Mingzi Zhang, Kassandra Kisler, Chantal Bodenmann, Kathrin J. Zürcher, Daniela Uhr, Debora Meier, Siri L. Peter, Melanie Generali, Shuo Lin, Markus A. Rüegg, Roger M. Nitsch, Christian Tackenberg and Ruslan Rust, 16 September 2025, Nature Communications . DOI: 10.1038/s41467-025-63725-3 Never miss a breakthrough: Join the SciTechDaily newsletter. Follow us on Google and Google News . Brain Neuroscience Regenerative Medicine Stem Cells Stroke University of Zurich