동국대학교(총장 윤재웅)는 화학과 김종필 교수 연구팀이 세계 최초로 인간의 피부세포를 직접 뇌세포 변신시키는 기술을 사용해, 실제 인간 뇌와 유사한 닮은 '3D 미니 뇌’(Brain Assembloid) 제작에 성공했다고 밝혔다. 이번 연구는 퇴행성 뇌 질환 치료의 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대된다.

기존의 오가노이드 기술은 오랜 배양 시간과 노화 세포 특성 반영의 한계가 있었다. 이를 해결하기 위해, 김종필 교수(교신저자), 김홍원 동국대 화학과 교수(제1저자), 강소이 박사과정생(제1저자), 조병국 연구교수(제1저자)로 구성된 연구팀은 '3D 직접교차분화 기반 중뇌유사 복합체'라는 혁신적인 기술을 개발했다고 밝혔다.

연구팀에 따르면, 환자의 피부 세포를 직접 도파민 신경세포로 변환시키면서 3D 뇌 유사 복합체를 제작했으며, 이를 통해 노화된 세포의 특성을 유지하면서도 더 빠르고 정확하게 인간의 뇌 환경을 재현할 수 있게 되었다.

      ▲ 김 종필 교수

특히, 이번 모델은 기존의 2D 배양 모델이 보여주지 못했던 세포 간 상호작용과 신경 퇴행 과정을 잘 보여주어, 뇌 질환 연구에 새로운 지평을 열어줄 것으로 기대를 모은다.

연구팀은 “이번에 개발한 기술을 사용하면 α-시뉴클레인 단백질의 뭉침, 도파민 신경세포의 점진적인 퇴화, 신경아교세포에 의한 염증 반응 등 파킨슨병의 주요 특징들을 더 정확하게 연구할 수 있다”라며, “이번 연구 성과는 뇌 질환, 특히 파킨슨병에 대한 이해를 크게 높이고, 관련 질환에 더욱 효과적인 치료법을 개발할 수 있을 것”이라고 강조했다.

김종필 교수는 "이번 연구는 기존 줄기세포 기반 유사장기 기술의 한계를 넘어, 인간 뇌 조직을 더욱 정밀하게 구현하여 파킨슨병뿐만 아니라 알츠하이머병, 그리고 여러 정신질환의 치료제를 개발하는 데에도 큰 도움이 될 것“이라고 밝혔다. 3D 직접교차분화 기반 중뇌유사 복합체 모델은 향후 퇴행성 신경질환 연구, 차세대 신약 개발 및 정밀의료 플랫폼 구축에 있어 핵심 기술로 자리 잡을 전망이다.

한편, 연구 결과는 <Parkinson's Disease Modeling using Directly Converted 3D Induced Dopaminergic Neuron Organoids and Assembloids>라는 제목으로 세계적 권위의 학술지 Advanced Science (IF:15.1)에 2025년 2월 19일 발표됐다. 이번 연구는 범부처 재생의료기술 사업단, 대학중점연구소 사업, 인공아체세포 기반 재생치료 기술개발사업의 지원을 받아 수행되었다.