퇴행성 뇌질환 치료제 연구 활용 기대
사망자의 뇌의 기능을 복원해 약물 실험에 활용하는 기술이 개발됐다. AI 생성 이미지. 게티이미지뱅크 제공.
미국 바이오 스타트업이 사망한 사람의 뇌 기능 일부를 복원해 신약의 효과를 실험하는 기술을 공개했다. 알츠하이머·파킨슨병 등 퇴행성 뇌질환 치료제 개발 과정에서 기존 동물실험보다 실제 인간 뇌와 유사한 환경에 적용한 임상 시험 데이터를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
20일(현지시간) 국제학술지 '사이언스' 보도에 따르면 미국 바이오 스타트업 ’벡소그‘가 사망자 뇌 일부 기능을 되살리는 장치 ‘브레인엑스’를 개발했다.
브레인엑스는 뇌에 혈액 대체액과 산소를 공급하고 노폐물을 제거해 뇌 일부 기능을 유지시킨다. 뇌의 전기적 활동은 마취제로 억제된 상태지만 세포와 단백질 활동·약물 반응 등은 유지된다. 벡소그 연구자들은 약물의 뇌세포 내 작용 시간·목표 단백질과 결합 여부·부작용 징후 등을 분석하는 데 활용할 수 있다고 설명했다.
벡소그는 현재까지 700개 이상의 인간 뇌를 브레인엑스를 이용해 분석했다. 기존 세포 배양이나 동물실험과 달리 실제 인간의 유전적 특성·환경 노출 이력·약물 복용 이력 등을 반영해 실험할 수 있어 실제 인체 반응에 유사한 데이터가 도출될 것이라는 설명이다.
즈보니미르 브르셀랴 벡소그 최고경영자는 "브레인엑스를 활용하면 60~80년 동안 실제 뇌 속에 존재했던 세포를 기반으로 신약의 효과 등을 연구할 수 있다"며 "조만간 새 연구실에 연간 최대 인간 뇌 1600개를 작은 조각으로 절단하고 각 뇌의 단백질 1만1000종을 자동 분석하는 로봇 팔을 설치할 예정"이라고 말했다.
미국 제약사 '바이오헤이븐'은 이미 브레인엑스를 이용해 뇌 일부 기능을 유지한 인간 뇌 약 130개를 활용해 약물 실험을 진행했다. 실험에 이용된 약물에는 파킨슨병 치료 후보물질도 포함됐다.
바이오헤이븐에 따르면 생쥐 실험에서는 목표 표적과 제대로 상호작용하지 않았던 치료제가 인간 뇌에서는 처음 계산한 용량보다 20배 낮은 농도에서도 효과가 나타났다. 이를 통해 개발 기간을 약 1년 단축했고 부작용 위험성도 줄였다고 설명했다.
바이오헤이븐은 현재 브레인엑스 데이터를 활용해 발굴한 퇴행성 뇌질환 치료 후보물질 'BHV-8100' 임상시험을 준비중이다. 미국 식품의약국(FDA)은 관련 임상시험 신청을 승인했다.
브레인엑스를 활용한 인간 뇌 기반 신약 개발 전략이 실제 임상에서도 효과를 보일지 관심이 쏠리는 가운데 연구 윤리에 대한 논란도 이어진다. 2019년 벡소그 연구팀은 브레인엑스로 죽은 돼지의 뇌 기능을 되살린 연구내용을 국제학술지 '네이처'에 논문으로 발표했다. 당시 전문가들은 복원된 뇌가 일부 의식 상태를 회복하거나 통증을 느끼고 기억을 유지할 가능성에 우려를 제기한 바 있다.
벡소그 자문위원회 소속 브렌던 페어런트 미국 랑곤헬스 뉴욕대 생명윤리학 부교수는 "복원한 뇌는 최소한의 의식을 유지하는 데 필요한 조직 신경 발화 능력조차 거의 없는 상태"라고 설명했다. 또 마취제로 뇌 전기 활동을 억제해 의식 회복할 가능성을 완전 차단했다고 덧붙였다.
현재 벡소그는 장기이식용 기증장기 관리 기관과 협력해 뇌를 제공받고 있다. 브르셀랴 대표는 유가족이 회사의 연구 과정과 목적을 듣고 나면 대부분 긍정적인 반응을 보인다고 말했다.
리후이 차이 미국 매사추세츠공대(MIT) 뇌인지과학과 소속 피코워 학습·기억연구소장은 "브레인엑스를 적용한 사망한 사람의 뇌가 살아 있는 인간 뇌를 완벽히 재현한 모델은 아닐 수 있다"고 지적했다. 신경세포 발화를 억제하면 뇌 내부 혈류에 영향을 줄 수 있다는 설명이다.
브루스 카 바이오헤이븐 최고과학책임자 역시 "뇌가 전기 활동이 없어 약물의 발작 유발 여부는 확인하기 어렵다"고 말했다. 벡소그는 향후 일부 뇌 절편에서 마취제를 제거하는 방안도 검토 중이라고 밝혔다.
doi.org/10.1038/s41586-019-1099-1
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