MIT Tech Review • 9일 전

인간 세포로 뇌 피질의 절반 이상이 채워진 쥐 탄생

IMP

8/10

핵심 요약

스탠포드대 세르지우 파스카 연구팀이 인간 뇌 유래 세포를 주입해 뇌 용적의 거의 절반이 인간 세포로 대체된 '크세노코티컬(xenocortical) 쥐'를 만들었고, 이 쥐들이 미로 기억 검사에서 더 나은 성적을 보여 인간 조직이 동물의 인지에 실제로 기여함을 확인했습니다. 이는 유전자 편집과 줄기세포 기술을 결합해 생물학을 재편할 수 있음을 보여주는 성과이지만, 인간 의식 발현 가능성 등 윤리적 논쟁을 촉발하고 있습니다.

번역된 본문

경영진 요약

여러 대의 카메라가 작은 경기장을 돌아다니는 쥐 한 마리를 추적했다. 컴퓨터는 쥐의 위치와 속도를 기록하며 모니터에 퐁(Pong) 게임 같은 궤적을 남겼다. 이 설치류를 그토록 주의 깊게 관찰한 이유는? 쥐의 뇌 용적 거의 절반이 인간 세포로 대체되었기 때문이다.

먼 친연 종의 뇌 조직을 혼합하려는 이 연구 성과는 오늘 네이처(Nature) 저널에서 신경과학자 세르지우 파스카(Sergiu Pașca)가 이끄는 스탠포드대 연구팀이 발표했다. 파스카의 팀은 이전에 인간 뇌 '오가노이드(organoid, 작은 신경 조직 덩어리)'를 새끼 설치류의 머리에 주입해도 생존하고 심지어 기능할 수 있음을 보여준 바 있다.

이제 파스카는 한 걸음 더 나아가 쥐가 애초에 뇌가 완전히 발달하지 않도록 유전자 변형을 가했다. 이 변형 쥐들은 피질과 해마라는 두 핵심 뇌 영역의 대부분 세포가 결여되어 있다. 그는 이것이 인간 세포가 자리 잡을 훨씬 더 많은 공간을 만들어준다고 말한다. "이 동물에 이식된 인간 세포는 분열하고 성장하며, 몇 주에서 몇 달 사이에 그 공간의 대부분을 차지하게 됩니다"라고 그는 말했다.

파스카에 따르면 놀라운 발견 중 하나는 뇌 조직이 결여된 쥐들이 꽤 정상적으로 보였다는 것이다. 그들은 걸어 다니고 울었다. 하지만 기억 문제가 있었다. 미로 검사에서 자신이 탐색한 부분을 기억하지 못했다. 반면 인간 세포를 이식받은 쥐들은 미로 검사에서 더 나은 성적을 냈다. 이는 인간 조직이 동물의 인지에 어떤 역할을 하고 있음을 의미한다.

파스카는 자신이 '크세노코티컬 쥐(xenocortical mice)'라고 부르는 이 동물들이 뇌 손상 연구에 유용할 수 있다고 본다. 다만 이 보고서는 "유전공학과 줄기세포 기술을 결합해 생물학을 재편하는 힘"을 극적으로 보여주는 것이기도 하다고, 이 연구에 관여하지 않은 스탠포드대 다른 연구실의 과학자 카스텐 찰스워스(Carsten Charlesworth)는 말한다.

이미 뇌 오가노이드는 컴퓨터와 연결해 비디오 게임을 하게 할 수 있는지 실험실에서 테스트되고 있다. 다른 과학자들은 오가노이드를 뇌졸중 환자 치료를 위한 대체 부품처럼 사용하는 것을 제안하기도 했다.

"내게 가장 놀라운 것은 출생 후 이식된 인간 신경 조직이 종 장벽을 넘어 얼마나 광범위하게 성장하고 쥐 신경계와 연결되었는가 하는 점입니다"라고 찰스워스는 말했다. "이러한 기술이 발전함에 따라 우리는 전통적 가정에 점점 더 도전받게 될 것입니다."

작년 파스카는 신경 오가노이드 기술의 함의를 연구할 윤리 전문가 그룹을 소집했다. 여기에는 동물이 인간 의식을 발달시킬 가능성, 그리고 '오가노이드 치료 클리닉'이 절박한 환자들에게 사기 치료를 제공할 위험이 포함된다.

현재로서는 이 설치류가 어떤 형태의 인간 인지 능력을 갖고 있다고 우려하지 않는다고 그는 말한다. 그들의 뇌가 상대적으로 매우 작고, 인간과 쥐 사이의 진화적 거리가 매우 크기 때문이다. 하지만 바로 그 이유로 파스카는 이런 유형의 실험이 더 높은 종에서 수행되어서는 안 된다고 말한다. 그들은 대량의 기능하는 인간 뇌 조직을 갖게 되어 잠재적으로 인간과 동물 사이의 인지적 경계를 흐릴 수 있기 때문이다. 파스카는 특히 피질이 없도록 조작된 원숭이에 인간 뇌 오가노이드를 이식하는 것에 대해 경고했다.

"내가 매우 명확한 붉은 선이라고 보는 것 중 하나는 영장류에서 이 실험을 하는 것입니다"라고 그는 말했다. "지금 시점에서 그것이 어떤 식으로도 정당화된다고 생각하지 않습니다."

심층 탐구 생명공학과 헬스케어

한 스타트업이 당신의 피를 젊어지게 할 약을 찾았다고 주장하다 제너레이션 랩(Generation Lab)은 자사의 약물 조합이 몸 전체에 '노화의 확산을 멈출' 수 있다고 주장한다. 그리고 이를 시험해볼 인플루언서를 찾고 있다. 안토니오 레갈라도 작성

실험적 의료 허브가 되려는 몬태나주의 계획이 한 발 전진하다 '시도할 권리(right to try)'를 확장하려는 이 주의 노력이 진전을 보이고 있으며, 첫 번째 약물들이 곧 심사를 받을 예정이다. 제시카 햄젤루 작성

갱년기 전 단계(페리멘포우스)를 둘러싼 과도한 화제성, 속지 마세요 이 생애 단계에 대한 논의는 종종 잘못된 정보로 인해 흐려져 있다. 제시카 햄젤루 작성

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EXECUTIVE SUMMARY Multiple cameras tracked a mouse as it wandered around a small arena. A computer charted its position and speed, leaving Pong-like traces on a monitor. The reason to watch this rodent so carefully? Nearly half its brain volume had been replaced with human cells. The effort to mix the brain tissues of distant species is being reported today in the journal Nature by a team at Stanford University, led by neuroscientist Sergiu Pașca. Pașca’s group previously showed that human brain “organoids”—small blobs of neural tissue—could survive, and even function, after being injected into the heads of baby rodents . Now, Pașca has taken things a step further by genetically modifying mice so their brains don’t fully develop in the first place. These modified mice are missing most cells of both the cortex and the hippocampus, two key brain areas. That creates much more room for the human cells to take hold, he says. “Human cells that are placed in these animals will divide, will grow, and within a few weeks to a few months they will take most of that space,” he says. Pașca says one surprising discovery is that the mice lacking brain tissue seemed fairly normal—they walked around and squeaked. But they did have memory problems. In a maze test, they couldn’t remember what parts they’d explored. The mice with the added human cells, by contrast, performed better on the maze test. That means the human tissue is playing some role in the animals’ cognition. Pașca believes what he is calling “xenocortical mice” could be useful in studying brain injuries. However, the report is also a dramatic demonstration of “the combined power of genetic engineering and stem-cell technology to reshape biology,” says Carsten Charlesworth, a scientist who works in a different Stanford lab and was not involved in the research. Already, brain organoids are being tested in labs to see if they can be connected to computers to play video games. Other scientists have proposed using them like replacement parts to treat stroke victims. “What’s most remarkable to me is the extent to which human neural tissue introduced after birth grew and connected with the mouse nervous system across a species barrier,” says Charlesworth. “As these technologies advance, they’ll increasingly force us to challenge our traditional assumptions.” Last year, Pașca convened a group of ethics experts to study the implications of neural organoid technology, including the odds that an animal could develop human consciousness and the risk that “organoid therapy clinics” might offer scam treatments to desperate patients. For now, he says, he’s not concerned that the rodents have any type of human cognitive capacities. That is because their brains are relatively tiny and the evolutionary distance between man and mouse is so great. But that’s also why Pașca says this type of experiment should not be carried out on higher species: They could end up with large volumes of functioning human brain tissue, potentially blurring the cognitive boundaries between people and animals. Pașca specifically cautioned against adding human brain organoids to a monkey engineered to lack a cortex. “One of the things that I see as a very clear red line is doing this experiment in a primate,” he says. “I don’t think that is justified at this point in any way.” Deep Dive Biotechnology and health A startup claims it’s found a drug to make your blood young Generation Lab claims its drug combo can “stop the spread of aging” around the body. And it’s looking for influencers to give it a try. By Antonio Regalado archive page Montana’s plan to become an experimental medical hub just pushed forward The state’s effort to expand the “right to try” is making headway, and the first drugs are about to be reviewed. By Jessica Hamzelou archive page There’s a lot of hype around perimenopause. Don’t buy it. Discussions of the life stage are often clouded by misinformation. By Jessica Hamzelou archive page Supercooled kidneys have been transplanted into pigs in a “landmark achievement” Kidneys kept at subzero temperatures in pressure-controlled containers can be stored for days before transplantation, raising hopes for longer-term storage of donated human organs. By Jessica Hamzelou archive page Stay connected Illustration by Rose Wong Get the latest updates from MIT Technology Review Discover special offers, top stories, upcoming events, and more. Enter your email Privacy Policy Thank you for submitting your email! Explore more newsletters It looks like something went wrong. We’re having trouble saving your preferences. Try refreshing this page and updating them one more time. If you continue to get this message, reach out to us at customer-service@technologyreview.com with a list of newsletters you’d like to receive.

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