성균관대, 난치성 질환 극복을 위한 뇌 아바타 시공간 통합 분석법 개발 추진

[에너지경제신문 송기우 에디터] 성균관대학교(총장 유지범) 양자생명물리과학원은 생명물리학과 박종찬 교수를 중심으로 뇌 아바타(뇌 오가노이드) 기반 난치성 질환 극복을 위한 세계 최초 시·공간 통합적 다중 오믹스 분석 파이프라인(Integrated and Temporospatial Realtime Analysis Pipeline for Brain Organoid, iTRAP) 개발에 도전한다고 16일 밝혔다.

성균관대 생명물리학과(주관책임자 박종찬 교수, 공동연구자 김인기 교수, 공동연구자 박별리 교수), 서울대 수의과대학(공동책임자 강경선 교수), 주식회사 메테오바이오텍(공동책임자 이충원 대표)은 ‘오가노이드 기반 뇌질환 모델 다중분석 파이프라인 개발’이라는 연구주제로 최근 과학기술정보통신부 뇌과학 선도융합기술개발사업에 최종 선정되었다. 해당 사업은 뇌과학 분야의 국내 우수 연구진들의 기초연구역량을 토대로 산업계, 의료계 등에 즉시 활용이 가능한 선도융합기술 확보를 위한 사업으로 국내의 뇌과학 연구 성과가 기술 사업화까지 이어질 수 있도록 추진되었다.

인공 뇌 혹은 뇌 아바타로 불리는 뇌 오가노이드는 역분화줄기세포로부터 분화되어 생기는 삼차원 뇌 조직이다. 현재 많은 연구자들이 뇌 오가노이드 연구에 몰두하고 있지만, 균질하고 고도화된 뇌 오가노이드를 대량 생산하는 기술은 아직 부족하다. 또한 뇌 오가노이드를 배양함과 동시에 실시간으로 오가노이드의 내ㆍ외부 변화를 센싱 가능한 디바이스의 개발이 절실하며, 조직 내 공간정보가 포함된 다중오믹스 분석 파이프라인의 개발 또한 필요한 상황이다. 이는 균질화되고 고도화된 뇌 오가노이드를 생산함과 동시에, 다방면의 뇌질환 극복에 적용될 수 있는 정밀의학 신약 개발에 적극 활용될 수 있고, 또한 혁신적인 양자 바이오센서로 새로운 기초의학을 세우며 양자 바이오 모듈레이터로 새로운 뇌질환 치료방법을 실험할 수 있는 플랫폼을 구축하는데 중추적인 역할을 할 수 있다.

▲ 주관책임 성균관대 박종찬 교수·김인기 교수·박별리 교수 (사진=성균관대)

성균관대 박종찬 교수 및 서울대 강경선 교수는 고도화되고 균질화된 뇌 오가노이드의 생산을, 성균관대 박별리 교수는 광초음파 이미징을 통한 실시간 오가노이드 변화 관찰을, 성균관대 김인기 교수는 메타표면 기술을 활용한 실시간 오가노이드 분비물질 센싱을, 메테오바이오텍 이충원 대표는 공간 다중오믹스 기술을 활용한 분석 파이프라인 구축을 각각 맡는다.

연구팀은 ‘시장선도형’ 과제 중 하나로 선정되어 2년 6개월간 총 25억원의 연구비를 지원받게 된다. 이를 통해 본 연구팀은 줄기세포 유래 삼차원 뇌 아바타(뇌 오가노이드)를 활용하여 실시간 시·공간적 측정 기술 및 다중오믹스 분석 파이프라인을 구축할 전망이다. 성균관대 박종찬 교수는 "본 연구는 균질화ㆍ고도화된 뇌 오가노이드를 기반으로한 국내 원천 기술들의 통합적 device인 iTRAP은 뇌 오가노이드를 활용한 신약 발굴 및 치료 전략 개발을 더욱 신속하고 정확하게 만들 것"이라고 말했다.