인간 피부세포에서 만들어진 뇌세포를 국제우주정거장에 발사하고 미소 중력 하에서 3차원 미니 뇌를 조립하는 실험이 이뤄진다. 이 실험에선 미소 중력이 미니 뇌 형성에 미치는 영향과 치료제가 뇌세포에 도달하는 능력에 대해서도 조사할 예정이다.
ISS에 주요 연구 시설을 두고 있는 ISS국립연구소(ISS National Lab)는 2023년 7월 24일 성명을 통해 인간 뇌를 모방한 미니 뇌 관련 실험을 ISS에서 실시한다고 발표했다. 실험을 계획한 건 바이오 스타트업인 엑소니스(Axonis) 연구팀으로 스타트업 지원 단체인 매스챌린지(MassChallenge0와 제휴해 공적 보조금을 제공받았다고 한다.
연구팀은 지구상에서 인간 피부 세포로부터 인공다능성 iPS 세포를 만들어 내고 뉴런, 미크로글리아, 아스트로사이트라는 3종류 뇌세포로 분화시켜 각각 배양한다. 이후 이런 배양물을 ISS에 보내 미소 중력 하에서 3차원 미니 뇌로 조립할 예정이다.
3차원 장기 모델에는 오가노이드와 스페로이드 2종류가 존재하고 있으며 각각 다른 방법으로 만들어진다. 오가노이드는 줄기세포와 전구세포로 이뤄진 복잡한 클러스터. 스페로이드는 다양한 종류 세포를 부착해 입체 구조를 형성한 단순한 클러스터다. 이번에 ISS에서 만들어지는 건 후자인 스페로이드 모델이다.
미항공우주국 나사(NASA)에 따르면 미니 뇌 스페로이드는 지구 중력 하에선 잘 형성되지 않기 때문에 이번 실험에선 미소 중력 하에서 어떻게 형성되는지 조사한다고 한다. 또 치료제가 뉴런에 도달하는 능력에 대한 테스트도 진행할 예정이다. 미니 뇌 스페로이드는 알츠하이머병과 파킨슨병 치료에 유망한 뉴런 유전자 치료 테스트에 이용될 수 있으며 창약과 유전자 치료를 위한 효과적인 플랫폼이 될 것으로 기대된다.
엑소니스 측은 오가노이드가 형성되기까지 오랜 시간이 걸리고 세포가 성숙하기 위해 일부 세포가 다른 세포보다 빨리 사멸하고 연구자에게 불완전한 모델이 되어 버리는 문제가 있다고 말한다. 한편 스페로이드는 빠르게 형성이 가능하며 모델이 불완전해질 위험이 낮다고 한다. 또 환자 자신의 피부 세포로부터 만들어낸 iPS 세포를 이용하기 위해 치료 옵션을 환자 요구에 맞춰 최적화하는 모델로 기능한다고 한다.
또 인간 미니 뇌는 신경병증 치료법 개발을 개선할 뿐 아니라 의약품 승인 속도를 향상시키는데 도움이 될 수 있다. 미식품의약국 FDA는 동물 실험 데이터보다 인간 임상시험 데이터가 바람직하다고 생각하고 있으며 미래에는 동물 이외 질환 모델링에 근거한 승인이 더 늘어날지 모른다는 것. 이 실험은 설치류 모델과 달리 인공 인간 조직을 사용하기 때문에 도움이 될 수 있다는 얘기다.
실험에 필요한 물자는 8월 1일 노스롭그루먼 19차 상업 보급 미션을 통해 ISS에 보내진다. 이 미션에선 우주선 내 화재 실험과 대기 플라즈마 밀도 측정 장치 등 20개 이상 페이로드가 발사될 예정이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.