한국연구재단은 KAIST 바이오 및 뇌공학과 남윤기 교수, 장민지, 주성훈 연구원과 고려대 의대 선웅 교수, 김운령 연구교수 연구팀이 뇌의 복잡한 신경망을 제어할 수 있는 바이오칩을 개발했다고 지난 20일 밝혔다.
이번 연구 결과는 국제학술지 ‘랩온어칩(Lab on a Chip)’ 지난해 12월 24일 자 온라인판에 게재됐다.
하나의 신경세포는 케이블 역할을 하는 축색돌기를 통해 10,000여 개 세포와 연결되는데, 이때 축색돌기에서 뻗어 나오는 가지가 제대로 발달되지 않으면 자폐나 퇴행성 질환 등 신경질환을 일으킬 수 있다.
▲ 신경세포가 패턴이 없는칩(왼쪽) 위에서는 무질서하게 뻗어 나가는 반면 도트 패턴이 있는 칩(가운데 및 오른쪽) 위에서는 도트 패턴을 딸라 자라난다.(자료='랩온어칩(lab on a Chip)'
이러한 중요성에도 불구하고 신경세포를 시험관에서 배양할 경우 축색돌기 가지가 무질서하게 자라, 서로 얽혀 정량적 분석이 어려웠다.
이에 연구팀은 폴리라이신(poly-D-lysine: 아미노산 라이신이 다수 연결된 고분자)이 격자 형태의 점들로 촘촘히 찍혀져 있는 손톱 크기의 바이오칩을 제작하고 신경세포를 배양한 결과 축색돌기 가지가 주로 폴리라이신이 찍힌 점에서 생성되는 것을 알아냈다.
반면 패턴 없이 폴리라이신이 전면에 코팅된 바이오칩에서는 신경세포의 축색돌기 가지가 무작위로 뻗어 나갔다.
이 연구결과로 바이오칩의 패턴을 따라 신경세포가 뻗어 나가는 위치와 방향을 제어할 수 있는 가능성을 확인하게 됐다.
인공 신경회로망 이외에도 암세포나 줄기세포의 증식 같은 세포 현상을 제어하는 바이오칩 개발에 응용될 것으로 기대된다.
고려대 의대 선웅 교수는 “축색돌기 가지의 생성위치와 성장방향을 정형화해 세포 성장에 대한 자동화된 정량분석이 가능해지면 고효율 약물 스크리닝 등에 응용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.
글. 신동일 기자 kissmesdi@daum.net