인간의 뇌는 사실 하나가 아니라 두 개의 별개 장기였다는 연구 결과 발표됨

요약 수백 년 동안 인류는 뇌를 하나의 통합된 단일 장기로 여겨왔으나, 스탠퍼드 의과대학 연구진이 주도한 최신 연구에 따르면 인간의 뇌는 사실 발생학적 기원이 완전히 다른 '두 개의 독립된 장기'가 나란히 결합된 형태라는 사실이 밝혀졌습니다. 이 연구 결과는 저명한 학술지 '네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience)'에 게재되었습니다. 수십 년 동안 학계에서는 배아 발달 초기에 존재하는 하나의 전구세포에서 뇌 전체가 분화된다는 이론을 정설로 받아들였습니다. 그러나 연구진이 마우스 배아의 원장 형성기(gastrulation)를 면밀히 분석한 결과, 뇌는 하나의 줄기에서 갈라져 나오는 것이 아니라 완전히 서로 다른 두 종류의 전구세포에서 평행하게 발생한다는 점이 드러났습니다. 구체적으로 언어, 의식, 추상적 사고 등 고차원적 인지를 담당하는 전뇌(forebrain)와 중뇌(midbrain)는 'Otx2' 유전자를 발현하는 전구세포 집단에서 비롯되는 반면, 호흡, 심장 박동, 수면 등 생명 유지에 필수적인 자율 기능을 조절하는 후뇌(hindbrain, 뇌간 부위)는 'Gbx2' 유전자를 발현하는 전구세포에서 형성됩니다. 두 세포군은 발생 초기부터 염색질(chromatin)의 물리적 구조 자체가 근본적으로 달라, 서로 겹치거나 교차할 수 없는 평행 궤도처럼 운명이 고정되어 있었습니다. 이러한 발견은 그동안 과학자들이 연구실에서 후뇌 신경세포를 배양하는 데 번번이 실패했던 이유를 명쾌하게 설명해 줍니다. 과거 연구진들은 전뇌·중뇌 계열의 전구세포를 후뇌 세포로 전환하려 했으나, 애초에 다른 장기 기원을 가졌기 때문에 전환 자체가 불가능했던 것입니다. 연구팀은 이번 발견을 바탕으로 인간 만능줄기세포를 자극해 실험실에서 기능적인 후뇌 운동신경세포를 처음으로 배양하는 데 성공했습니다. 이는 척수성 근위축증(SMA)이나 루게릭병(ALS)처럼 호흡과 연하(삼킴) 기능을 마비시키는 치명적인 뇌간 관련 질환의 발병 기전을 밝히고 신약을 개발하는 데 중대한 돌파구가 될 것으로 기대되고 있습니다.