전뇌·중뇌·후뇌 발달의 차이, 후뇌의 뿌리는 어떻게 확인됐나

뇌 전체가 한 종류의 전구세포에서 만들어진다는 설명에 다른 가능성을 제시한 연구가 소개됐다.

스탠퍼드대 연구팀은 생쥐 배아를 추적해 전뇌·중뇌와 후뇌가 발생 초기부터 서로 다른 전구세포에서 출발한다는 점을 확인했다.

별도로 인간 만능줄기세포에서 후뇌 전구세포를 만드는 조건을 찾아 후뇌 운동뉴런으로 분화시켰다.

전뇌·중뇌·후뇌는 완성된 뇌 부위가 아니라 발생 초기 관 모양 뇌의 앞쪽에 생기는 세 마디다.

전뇌는 대뇌·해마·시상·망막으로, 중뇌는 뇌 가운데 부분으로, 후뇌는 소뇌·뇌교·연수로 발달한다.

수정란에서 형성되는 세 배엽 가운데 외배엽은 피부 표피와 뇌·척수 같은 중추신경계의 바탕이 된다.

1952년 네덜란드 발생학자 피터 니우코프는 양서류의 중추신경계 형성을 다룬 논문에서 뇌 전체가 한 종류의 전구세포에서 생긴다고 설명했고, 이 견해가 오랫동안 정설로 받아들여졌다.

새 연구의 실마리는 만능줄기세포 실험에서 나왔다.

기존 방식으로는 전뇌·중뇌 세포는 만들 수 있었지만 후뇌 세포는 얻기 어려웠다.

연구팀은 생쥐 배아에서 전뇌·중뇌 관련 유전자 Otx2는 파란색으로, 후뇌 관련 유전자 Gbx2는 빨간색으로 표시해 발생 과정을 추적했다.

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

이어 인간 만능줄기세포에서 후뇌 전구세포를 만드는 조건을 찾아 후뇌 운동뉴런으로 분화시키는 데 성공했다.

이 연구가 직접 확인한 것은 뇌의 발생 계통과 후뇌 세포의 분화 조건이다.

후뇌는 호흡·섭식·수면 같은 기본 기능에 관여하고, 후뇌 운동뉴런은 얼굴과 목 근육에 연결된다.

이 뉴런이 손상되면 씹고 삼키기 어려워질 수 있으며, 음식물이 기도로 넘어가 폐렴으로 이어질 수도 있다.

이런 증상은 루게릭병이나 척수근위축증 환자에게서 나타난다.