뇌 발달 부위의 기원 연구, 전뇌와 후뇌는 언제 갈라질까

뇌는 하나의 전구세포에서 만들어진다는 오랜 설명에 새로운 의문이 제기됐다.

스탠퍼드대 카일 로 교수팀은 뇌의 전뇌·중뇌와 후뇌가 발생 초기부터 서로 다른 전구세포 계통에서 자란다는 연구 결과를 학술지 ‘네이처 신경과학’에 발표했다.

하나로 이어진 성인의 뇌가 발생 과정에서는 두 계통의 결합체일 수 있다는 주장이다.

전뇌·중뇌·후뇌는 완성된 뇌의 구획이라기보다 발생 초기에 관 모양 뇌의 앞쪽에 생기는 세 마디를 가리킨다.

전뇌는 대뇌와 해마, 시상, 망막으로 발달하고, 중뇌는 뇌의 가운데 부분이 된다. 후뇌에서는 소뇌와 뇌교, 연수가 만들어진다.

이 전체가 한 종류의 뇌 전구세포에서 생긴다는 설명은 네덜란드 발생학자 피터 니우코프가 1952년 제시한 뒤 정설로 받아들여져 왔다.

새 연구의 실마리는 줄기세포 실험에서 나왔다.

만능줄기세포로 만든 전구세포에서는 전뇌·중뇌 세포가 만들어졌지만 후뇌 세포는 얻기 어려웠다.

연구팀은 생쥐 배아의 발생 초기에 전뇌·중뇌에서 발현되는 Otx2 유전자와 후뇌에서 발현되는 Gbx2 유전자를 각각 다른 색으로 표시해 세포의 운명을 추적했다.

발생 8일째 배아에서 두 색이 분리돼 나타났고, 연구팀은 이를 앞쪽·뒤쪽 신경외배엽이라 이름 붙였다.

즉, 후뇌의 차이는 나중에 생기는 것이 아니라 전구세포 단계부터 드러났다.

연구팀은 이 단서를 바탕으로 인간 만능줄기세포에서 후뇌 전구세포를 만드는 조건을 찾아내고, 이를 후뇌 운동뉴런으로 분화시키는 데 성공했다.

후뇌는 대뇌처럼 생각하는 기능만으로 주목받기 어렵지만, 숨 쉬고 먹고 자는 생명 유지 기능을 담당한다.

후뇌 운동뉴런이 손상되면 씹거나 삼키기 힘들어질 수 있으며, 루게릭병이나 척수근위축증 환자에게 나타나는 증상과도 관련이 있다.

연구는 상대적으로 덜 주목받던 후뇌를 만들고 연구하는 데 새로운 출발점을 제시한다.