데일리매거진 - 美 로버트 존스턴 연구팀, 줄기세포로 ′미니′ 망막 키우는 데 성공

▲사진=291일 동안 키워낸 '미니' 망막 [출처/ 존스홉킨스대학]

[데일리매거진=김태일 기자] 미국 연구팀이 줄기세포로 '미니' 망막을 만드는 데 성공했다.

미국 존스 홉킨스 대학의 로버트 존스턴 발달신경생물학 교수 연구팀은 줄기세포를 망막 오가노이드(organoid)로 키워내는 데 성공했다고 워싱턴 포스트 인터넷판과 사이언스 데일리가 12일 보도했다.

오가노이드란 인체 장기와 유사한 구조, 세포 구성, 기능을 지닌 3차원적 세포의 덩어리를 말한다.

연구팀은 시험접시에서 줄기세포를 망막으로 분화하는 데 필요한 영양소와 화학물질을 공급하면서 배양해 2주 만에 20~60개의 작은 세포 덩어리로 자라게 했으며 이를 다시 9개월 동안 키워 빛에 반응하는 미니 망막으로 만들어 냈다.

이 미니 망막은 직경이 2mm이고 테니스공을 반으로 자른 모양이라고 연구팀은 밝혔다. 실제 안구의 망막보다는 약 15배 작다.

이 망막 오가노이드는 완전한 안구는 아니지만, 세포는 빛에 반응하는 광수용체(photoreceptor)를 지니고 있었고 색상을 감지하는 원추세포(cone cell)의 기능을 수행했다.

이를 통해 연구팀은 아직도 미스터리로 남아있는 색각(color vision) 메커니즘에 관한 근본적인 의문을 풀어낼 수 있었다.

알려진 대로 푸른색을 감지하는 청색 원추세포가 제일 먼저 생기고 뒤를 이어 적색과 녹색 원추세포가 나타났다. 그러나 원추세포가 왜 이런 순서로 나타나는지는 아직까지 의문이었다.

이 순서는 갑상선 호르몬에 의해 조절된다는 사실이 밝혀졌다. 갑상선 호르몬이 들어오고 나가는(ebb and flow) 것이 이 순서를 결정하는 분자 스위치라는 것이다.

이러한 갑상선 호르몬의 변화는 이 호르몬이 분비되는 갑상선이 아니고 온전히 안구 자체에 의해 조절된다는 사실도 밝혀졌다.

연구팀은 크리스퍼(CRISPR) 유전자 가위로 원추세포의 수용체를 조작, 청색만 볼 수 있는 또는 적색과 녹색만 볼 수 있는 망막을 만들어 낼 수 있었다.

이는 모체로부터 갑상선 호르몬 공급을 제대로 못 받아 갑상선 호르몬 수치가 낮은 조산아가 시각장애가 잘 나타나는 이유를 설명해 주는 것일 수 있다고 연구팀은 지적했다. 이는 또 색맹에 관한 이해를 넓히는 데도 도움이 될 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다.

연구팀은 이 미니 망막을 통해 망막의 중심부인 황반(macula)이 형성되는 메커니즘도 밝혀낼 계획이다. 황반이 손상돼 발생하는 망막질환인 황반변성은 노인 실명의 가장 큰 원인이다.

이 연구결과는 과학전문지 '사이언스'(Science) 최신호(10월 11일 자)에 발표됐다.

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