많은 가족들에게 흔히 여겨지는 것은 아이의 젖니가 떨어지는 현상일 뿐이지만, 그것이 뇌를 연구하는 데 핵심 열쇠가 될 수 있다면 이야기는 달라진다. 이 아이디어가 바로 Sagutxoa의 배경이다. 신경퇴행성 질환을 앓는 아이들이 기증한 젖니를 시작점으로 삼아 신경세포를 얻고 이를 실험실에서 분석하는 과학 프로젝트이다.
담당 연구진의 선두에는 살바도르 마르티네스, 미겔 에르난데스 대학교의 정교수이자 UMH-CSIC 신경과학 연구소의 연구원으로, 연구는 신경과학, 생명공학, 인공지능 및 양자컴퓨팅을 결합한 방향으로 진행되고 있다.
목표는 인간 신경세포를 직접 대상으로 삼아 질병을 연구할 수 있는 세포 모델을 만들고, 이를 통해 새로운 치료 경로를 식별하는 데 도움이 되는 정보를 얻는 것이다.
연구는 현재 초기 단계에 놓여 있으며, 젖니에서 얻은 세포의 가능성과 뇌신경 모델의 잠재력을 확인하는 데 초점을 맞추고 있다.
젖니 하나가 뉴런으로 변해가는 놀라운 여정
핵심은 치수다. 그 안에는 신경 크스트와 관련된 세포가 있어 뉴런으로 발전할 수 있다. 마르티네스의 설명에 따르면 이 세포들은 유전체를 유전적으로 조작할 필요 없이 뉴런으로 전환될 수 있음을 팀이 확인했다.
이 과정은 실험실에서 특정 환자에게서 나온 뉴런 세포를 얻을 수 있게 한다.
이는 희귀 질환 연구에 특히 흥미로운 가능성을 열어준다. 동물 모델이나 일반적인 세포만을 연구하는 방식 대신, 연구자들은 환자 자신이 가진 특성을 보존하는 뉴런을 다룰 수 있다.
«젖니 하나로 뇌 질환을 이해하고 치료하기 위한 뉴런을 얻을 수 있다»고 마르티네스는 Fundación Querer가 발표한 인터뷰에서 설명했다.
이 방법론은 이렇게 이 뉴런들이 어떻게 행동하는지, 서로 어떻게 연결되는지, 질환이 없는 사람들의 세포와 비교해 어떤 차이가 있는지를 관찰할 수 있게 한다.
팀은 각 질환과 관련된 변화에 대한 정보를 생성하기 위해 다양한 실험적 시험을 계획하고 있다.
그리고 이 프로젝트의 큰 특징 중 하나는: 단순히 뉴런을 만드는 데 그치지 않고, 뇌에서 무슨 일이 벌어지는지 연구하는 모델로 이를 전환하는 것이다.
젖니 하나가 뇌 질환에 대해 무엇을 밝힐 수 있을까?
뉴런을 얻은 후 연구자들은 다양한 세포 및 분자 특성을 연구할 수 있다. 그 중 전기적 작동 방식, 생성하는 단백질, 특정 유전자 발현과 관련된 측면들이 포함된다.
Sagutxoa의 경우 연구는 특정 질환에 걸린 아이들의 뉴런과 그러한 병을 보이지 않는 사람들의 뉴런을 비교하는 것을 포함한다.
목표는 뇌 신경 세포에서 일어나는 일을 더 잘 이해하는 데 도움을 줄 수 있는 차이점을 식별하는 것이다.
연구는 신경퇴행성 질환 및 희귀 신경학적 질환에서 시작되며, 그 예로 아드레노루코디스트로피(adrenoleukodystrophy)와 특정 형태의 선천성 간질이 포함되며, 이후 다른 병태로 연구를 확장할 가능성이 있다.
또한 이 뉴런들은 실험실에서의 시험에 활용될 수 있으며 다양한 실험 조건에 어떻게 반응하는지 관찰할 수 있다. 앞으로 이러한 모델은 다른 연구 단계로 나아가기 전에 잠재적 치료법을 연구하는 데 기여할 수 있을 것이다.
가장 큰 강점은 질병과 연결된 특정 변화를 직접 관찰할 수 있는 인간 기반 시스템을 확보한다는 점이다.
인공지능과 양자컴퓨팅: 다음 단계
그러나 프로젝트는 실험실에만 머무르지 않는다. 뉴런에 대해 수행된 각 실험은 어마어마한 양의 정보를 생성할 수 있다.
여기서 기술이 작동한다.
프로젝트는 뉴런 연구를 통해 얻은 데이터를 인공지능과 양자컴퓨팅과 결합해 일반적인 방법으로는 쉽게 찾을 수 없는 패턴을 발견하려 한다.
아이디어는 세포에서 얻은 서로 다른 유형의 정보를 교차분석하고 이를 함께 분석하는 것이다. 이렇게 하면 연구자들은 질병과 관련된 가능한 패턴을 식별해 연구에 새로운 단서를 제공할 수 있기를 기대한다.
Sagutxoa의 기술 팀은 인공지능, 양자컴퓨팅 및 신경계 계산에 특화된 연구자들이 이끈다. 이 프로젝트는 실험 중에 생성되는 대규모 데이터 세트를 분석하기 위해 이러한 도구들을 활용하는 것을 계획하고 있다.
바로 이 조합이 Sagutxoa를 특히 독특한 연구로 만든다: 젖니 하나가 인간 뉴런을 생성하는 출발점이 되고, 그 뉴런들이 데이터를 생산하며, 이 데이터는 첨단 기술로 분석되어 뇌 질환에 대한 새로운 단서를 찾는 데 활용될 수 있다.
이 접근이 새로운 가능성을 열어주고 있음에도, 연구진은 이 프로젝트가 아직 초기 단계임을 강조한다. 당면한 목표는 전체 과정을 검증하고 이 세포 모델들이 실제로 어떤 정보를 제공할 수 있는지 판단하는 것이다.
이 이니셔티브는 The Walk On Project(WOP) 재단에서 시작되었으며 UMH-CSIC 신경과학 연구소 및 기타 기술 협력자들의 참여가 있다. 초기 1단계 예산은 12만 유로로 설정되었으며, 다양한 신경퇴행성 질환에 대해 연구를 계속하기 위한 기반을 마련하는 것을 목표로 한다.
따라서 잠재력은 겉보기에는 일상적인 것에서 나온다: 어린 시절 빠지는 젖니에 뉴런으로 변할 수 있는 세포가 들어 있을 수 있으며, 이를 통해 연구자들에게 인간 뇌를 연구하는 새로운 방법을 제공한다.
그리고 이것이 바로 살바도르 마르티네스와 그의 팀의 큰 목표다: 아주 작고 보통의 젖니를 인간 뇌 연구를 더 잘 이해하는 도구로 바꾸고, 장기적으로는 가장 연구하기 어려운 일부 신경계 질환들을 이해하는 데 기여하며, 새로운 치료법을 찾는 길을 여는 것이다.
