포스텍 연구팀, 인공 뇌 개발, "질환 치료 효과 예측에 도움"

국내 연구진이 실제 인간의 뇌처럼 작동하는 3차원 인공 뇌 모델 개발에 성공했다

포스텍(포항공대)은 기계공학과 조동우(사진) 교수, 기계공학과·IT융합공학과·생명과학과·융합대학원 장진아(사진) 교수, 배미현(사진) 박사, 김정주(사진)  박사 연구팀이 3D 프린터로 실제 사람의 뇌와 비슷하게 작동하는 인공 뇌 모델을 개발했다고 11일 밝혔다.

뇌 관련 연구를 위해 많은 연구자는 인공 뇌 모델을 만들고 있다.

하지만 지금까지 사용된 세포 배양 방식이나 줄기세포 기반 오르가노이드(소형 장기 모사체)는 실제 뇌처럼 복잡한 구조와 기능을 구현하는 데 한계가 있었다.

이에 포스텍 연구팀은 입체 프린터로 뇌의 구조를 층층이 쌓아 올려 인공 뇌 모델을 만들었다.

실제 뇌처럼 회백질과 백질이란 두 구역으로 나눠 구조를 구현했다.

또 전기 자극을 줘 신경세포들이 정해진 방향으로 길게 자라도록 유도해 실제 뇌와 유사한 신경망을 만들었다.

연구팀이 이 모델을 활용해 알코올이 뇌에 미치는 영향을 실험해본 결과 회백질 영역에서는 알츠하이머와 관련된 단백질이 증가했고 백질 영역에서는 신경섬유가 부풀어 오르는 변형이 나타났다.

조동우 교수는 “이전 모델로는 관찰하기 어려웠던 신경 연결 상태 및 전기 신호 반응까지 정밀하게 분석할 수 있게 됐다”며 “전임상 단계에서 질환을 조기에 확인하고 치료 효과를 정확히 예측하는 데 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.

장진아 교수는 “이제는 실험실에서도 뇌 질환의 초기 반응을 확인할 수 있는 길이 열린 셈이다“라며 이번 연구의 의의를 설명했다.

한편 이 연구 결과는 제조 및 소재 분야 국제 학술지인 '인터내셔널 저널 오브 익스트림 매뉴팩처링'에 실렸다.

포항=이영균 기자 [e-mail]