인간-쥐 하이브리드 두뇌 등장! 스탠포드 대학교 7년간의 연구, 네이처(Nature)에 게재

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인간의 두뇌 유기체가 이제 과학자들의 손에서 마우스 두뇌와 성공적으로 결합되었습니다.

그리고 쥐의 수염을 만지면 이 뇌세포가 정상적으로 반응할 수 있습니다.

스탠포드 대학의 이번 연구 결과는 네이처 최신호에 게재되었습니다.

이 "인간-쥐 하이브리드 두뇌"의 조합은 얼마나 깊습니까?

교신저자인 스탠포드 신경과학자 Sergiu Pasca의 말에 따르면: 이는 회로에 새 트랜지스터를 추가하는 것과 같습니다.

대체 무슨 일이 일어나고 있는 걸까요?

인간의 뇌 조직을 쥐의 뇌에 통합

이를 명확히 하려면

유기체

부터 시작해야 합니다. 오가노이드란 배아줄기세포, 유도만능줄기세포 등 인간 줄기세포에서 배양한 세포의 집합체입니다.

최근 몇 년 동안 오가노이드는 신경 과학 분야에서 주요 학문적 핫스팟이었습니다. 이러한 3차원 미세 기관은 대표 기관의 몇 가지 핵심 특성을 포함하고 있으며 시험관 내에서 인간 발달과 질병을 시뮬레이션하는 데 사용될 수 있기 때문입니다.

즉, 오가노이드의 도움으로 과학자들은 페트리 접시에서 신장, 내장, 심지어 뇌의 다양한 구조를 직접 관찰하여 근본적인 신경 메커니즘을 탐구할 수 있습니다.

편리함은 편리하지만 오가노이드 역시 한계가 많습니다.

예를 들어, 뇌 오가노이드는 인간의 뇌를 모방할 수 있지만 실제 뇌처럼 신경 연결을 구축하기 어렵고 행동을 제어하는 ​​다른 신경 회로와 통합될 수 없습니다.

스탠퍼드대학교 연구진은 이러한 한계를 극복하는 것을 목표로 하고 있습니다.

그들의 실험 계획은 다음과 같습니다.

먼저 인간 줄기세포를 사용하여 대뇌 피질과 유사한 뇌와 유사한 구조를 배양합니다.

그런 다음, 태어난 지 2~3일 된 무흉선 쥐의 뇌 체성감각 피질에 이식하세요. 쥐 뇌의 이 영역은 수염과 기타 감각 기관으로부터 신호를 받아 다른 뇌 영역으로 전달합니다.

실험에 참여하는 갓 태어난 쥐의 수는 100마리 정도입니다. 과학자들이 뇌의 발달을 더 잘 모니터링할 수 있도록 뇌 유기체의 동일한 부분에 이식됩니다.

처음에는 이 인간 뇌 조직의 길이가 약 5mm에 불과했지만 6개월이 지나면 쥐 대뇌 반구의 1/3을 차지하게 되었습니다.

이러한 인간의 뇌조직이 자랄 수 있는 이유는 쥐의 내피세포가 빠르게 그 조직으로 들어가 혈관을 형성했기 때문입니다. 혈관은 인간 세포에 영양분과 신호 물질을 제공하고 대사 폐기물을 운반합니다.

연구원들은 또한 쥐 뇌에 상주하는 면역 세포가 이식된 인간 뇌 조직에서도 나타나는 것을 관찰했습니다.

그뿐만 아니라, 실험 결과에 따르면 오가노이드의 뉴런은 성공적으로 쥐의 뇌에서 작동 메커니즘을 확립하고 쥐의 신경 회로와 통합되었습니다.

즉, 이러한 인간의 뇌 조직은 쥐의 뇌와 혼합되어

그 일부가 됩니다

! 이 무렵 연구자들은 쥐의 체성감각 피질에 있는 인간 세포도 수염을 만졌을 때 반응한다는 사실을 발견했습니다.

또한 연구원들은 인간의 뇌 조직 일부를 특수 처리하여 개별 뉴런이 특정 주파수의 청색광에 의해 활성화될 수 있도록 했습니다.

이 인간 뇌 조직을 이식한 쥐들은 새로운 훈련에 참여했습니다. 초박형 광섬유가 뇌에 이식되어 이 광섬유가 청색광을 방출하면 수도꼭지에서 물을 마실 수 있었습니다.

결과에 따르면 이 쥐들은 블루라이트를 식수와 연관시키는 법을 배웠습니다. 이는 이식된 인간의 뇌세포가 실제로 쥐의 뇌 활동에 관여하고 있음을 보여주었습니다.

쥐의 뇌에 이식된 뇌 오가노이드가 시험관에서 배양된 뇌 오가노이드보다 형태와 기능이 더 복잡하다고 연구자들이 언급했다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

무슨 뜻인가요?

과학자들은

이러한 실험을 통해 인간의 퇴행성 신경질환과 정신질환을 더 깊이 탐구하고

효과적인 신약을 개발하고 싶다고 밝혔습니다. 우리가 흔히 듣는 간질, 알츠하이머병, 파킨슨증후군, 근위축성측삭경화증은 모두 신경퇴행성 질환입니다.

신경 관련 질환 환자의 뇌 조직 활동을 더 깊이 이해하기 위해 이 연구는 총 7년 동안 진행되었습니다.

실험 중 하나에서 연구자들은 티모시 증후군(TS) 환자의 줄기 세포에서 자란 뇌 오가노이드를 마우스 뇌의 한쪽에 이식했고, 다른 쪽에서는 건강한 사람의 뇌 오가노이드를 비교에 사용했습니다.

​

(

모시 증후군은 환자가 부정맥을 일으키기 쉬운 드문 유전 질환입니다)생쥐에 이식한 지 5~6개월 후, 질병의 세포가 더 작아지고 건강한 뇌세포와는 훨씬 다른 전기적 활동을 합니다.

그리고 TS 뉴런 말단의 수상돌기 형태가 크게 변경되었습니다.

추가 분석에 따르면 유사한 분화 단계에서 쥐 뇌의 TS t-hCO의 수지상 분기 패턴이 비정상적인 반면, 시험관 내에서 배양된 TS t-hCO의 수지상 분기에서는 이러한 상황이 나타나지 않는 것으로 나타났습니다.

연구원들은 이 질병에 대한 이전 연구와 일치하여 쥐 뇌의 분기 패턴이 비정상적임을 지적했습니다.

인간의 뇌를 쥐에게 이식하여 질병 표현형을 밝혀내는 효과가 꽤 좋다고 볼 수 있습니다.

일반적으로 이 연구는 생물학계와 의학계에서 많은 사람들의 관심을 끌었습니다.

Madeline A. Lancaster

(Madeline A. Lancaster)

, 영국 케임브리지 의학 연구 위원회 회원은 다음과 같이 말했습니다:

이 연구는 전반적으로 상당히 진보적이며 뇌 세포 기능 장애가 있는 질병을 이해하는 새로운 방법을 제공합니다. . 방법.

이 연구가 새로운 윤리적 문제를 제기했다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 외부 세계는 이러한 "인간 + 다른 생물학적 잡종"이 동물 복지에 심각한 피해를 입히고 심지어 "쥐 인간"을 만들 것이라고 우려하고 있습니다.

그러나 사실 아직까지 큰 문제는 발생하지 않은 것 같고, 인간과 같은 뇌를 이식했다고 해서 쥐들이 더 똑똑해지지도 않은 것 같습니다.

작년 미국 국립 과학 공학 의학 아카데미가 발표한 보고서에 따르면 "인간에서 유래한 뇌와 유사한 기관은 아직 너무 원시적이어서 의식이나 지능을 형성할 수 없습니다."

이 기사의 교신 저자인 파스칼 교수. , 실험 과정과 결과로 볼 때 쥐는 인간 뇌 오가노이드에 매우 잘 견디고 이식으로 인해 간질과 같은 문제가 발생하지 않았다고 말했습니다.

에도 불구하고 학계에서는 여전히 의문의 목소리가 많습니다.

국립과학원 팀원인 알로타는 과학의 발전과 함께 새로운 문제가 발생할 가능성이 높다고 생각합니다.

그녀는 "인간 장기와 다른 유기체의 통합"이라는 주제가 지속적으로 관심을 기울여야 하며 한 번만 논의하고 무시해서는 안 된다고 말했습니다.

특히 원숭이나 오랑우탄과 같은 영장류의 경우 인간과 더 유사하기 때문에 인간의 뇌와 유사한 기관이 그 안에서 더 성숙하게 발달하여 동물 행동에 더 큰 영향을 미칠 가능성이 높습니다.

이와 관련하여 파스칼 교수는 앞으로 그러한 연구를 수행하지 않을 것이며 다른 사람들이 그러한 연구를 수행하도록 권장하지 않는다고 말했습니다.

또한 일부 연구자들은 이 연구의 한계를 다음과 같이 지적했습니다.

쥐에 '미니 인간 두뇌'를 이식한 결과는 이전의 다른 동물 실험보다 우수하지만 시간, 공간 및 종 간 제한으로 인해, 등, 발달 초기 단계에 이식하더라도 고도로 환원 가능한 인간 신경 회로를 형성할 수 없습니다.

UCLA 생의학 및 줄기세포 연구센터 회원인 베넷 노비치(Bennett Novitch)도 다음과 같이 말했습니다.

인간의 뇌 조직을 이식한 쥐를 사용하여 약물을 테스트하는 것은 소규모 연구에서는 가능하지만 제약 회사에서는 속도와 속도가 필요하기 때문에 여전히 가능하지 않습니다. 규모.

연구팀

이번 연구를 진행한 팀은 스탠포드대학교 정신의학과, 행동과학과, 비교의학과 소속입니다.

공통 연기: Omer Revah, Felicity Gore, Kevin W. Kelly.

오머 레바(Omer Revah), 히브리대학교 생리학 및 전산신경과학 박사 학위를 취득한 후, 스탠포드대학교 정신의학과 및 행동과학부에서 박사후 연구원으로 근무했으며 현재 수의과대학 조교수로 재직하고 있습니다. 히브리대학교 의학.

Felicity Gore는 현재 스탠포드 대학교 생명공학과에서 연구에 참여하고 있습니다.

케빈 W. 켈리(Kevin W. Kelly)는 현재 스탠포드 정신과 및 행동과학과에서 신경과학과 유전체학 연구에 참여하고 있습니다.

교신저자 Sergiu Pasca

는 현재 스탠포드대학교 정신의학과 및 행동과학과 교수로 재직하고 있습니다.

논문 주소:

​https://www.nature.com/articles/s41586-022-05277-w​

参考链接：
[1]https://www.nature.com/articles/d41586-022-03238-x
[2]https://www.washingtonpost.com/science /2022/10/12/brain-tissue-rats-stanford/

위 내용은 인간-쥐 하이브리드 두뇌 등장! 스탠포드 대학교 7년간의 연구, 네이처(Nature)에 게재의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!