뇌 부위별 발생 기원이 다르다는 연구, 전뇌와 후뇌는 어디서 갈라졌나

뇌는 하나의 뿌리에서 자란 기관이라는 오랜 설명에 의문을 제기하는 연구가 나왔다.

스탠퍼드대 카일 로 교수팀은 뇌가 발생 초기부터 서로 다른 두 전구세포에서 만들어지며, 전뇌·중뇌와 후뇌가 각기 다른 발생 기원을 가진다고 밝혔다.

하나로 이어진 뇌의 일부가 처음부터 다른 출발선에 있었다는 해석이다.

연구 결과를 이해하려면 발생 초기의 뇌 구획부터 볼 필요가 있다.

관 모양의 초기 뇌 앞쪽에는 세 개의 마디가 생기는데, 앞에서부터 전뇌·중뇌·후뇌라 부른다.

전뇌는 대뇌와 해마, 시상, 망막으로 자라고, 중뇌는 뇌 가운데 부분이 된다. 후뇌는 소뇌·뇌교·연수로 발달한다.

이 구분은 완성된 뇌의 모양이 아니라, 발생 초기에 자리 잡은 위치를 가리킨다.

1952년 네덜란드 발생학자 피터 니우코프는 외배엽에서 나온 한 종류의 뇌 전구세포가 뇌 전체를 만든다고 설명했고, 이 견해가 정설로 통했다.

그런데 만능줄기세포로 뇌 전구세포를 만드는 실험에서 전뇌·중뇌 세포는 얻기 쉬운 반면 후뇌 세포는 잘 만들어지지 않았다.

후뇌의 발생 뿌리가 다를 수 있다는 의문은 이 차이에서 출발했다.

연구팀은 생쥐 배아에서 전뇌·중뇌에 나타나는 Otx2 유전자는 파란색, 후뇌의 Gbx2 유전자는 빨간색으로 표시해 발생 초기 세포를 추적했다.

발생 8일째 배아에서 두 색이 분리돼 나타났다.

연구팀은 이를 두 종류의 신경외배엽, 즉 앞쪽과 뒤쪽 뇌 전구세포가 따로 형성된 증거로 해석했다.

이후 인간 만능줄기세포에서도 후뇌 전구세포를 만드는 조건을 찾아내 후뇌 운동뉴런으로 분화시키는 데 성공했다.

후뇌는 대뇌처럼 생각하는 기능으로 주목받지는 않았지만, 호흡과 먹기·삼키기 같은 생명 유지 기능을 맡는다.

얼굴과 목 근육을 움직이는 후뇌 운동뉴런이 손상되면 씹고 삼키기 어려워지고, 음식물이 기도로 들어가 폐렴으로 이어질 수도 있다.

루게릭병이나 척수근위축증 환자에게 나타나는 증상과도 관련된다.

연구는 뇌의 발생 기원을 다시 살피는 동시에, 생명을 지탱하는 후뇌 세포를 실험실에서 만드는 길을 보여준다.