뇌 전뇌·중뇌와 후뇌의 기원이 달랐다는 연구, 두 계통은 어떻게 확인됐나

뇌 전체가 한 종류의 전구세포에서 만들어진다는 기존 설명에 의문을 제기하는 연구가 나왔다.

스탠퍼드대 카일 로 교수팀은 발생 초기부터 전뇌·중뇌와 후뇌가 서로 다른 전구세포 계통에서 형성된다는 근거를 제시했다.

연구 결과는 학술지 ‘네이처 신경과학’에 실렸다.

전뇌·중뇌·후뇌는 완성된 뇌의 구획이 아니라 발생 초기 관 모양 뇌의 앞쪽에 생기는 세 마디를 가리킨다.

전뇌는 대뇌·해마·시상·망막으로, 중뇌는 뇌 가운데 부분으로 자라며 후뇌는 소뇌·뇌교·연수가 된다.

1952년 네덜란드 발생학자 피터 니우코프는 양서류 중추신경계 형성을 다룬 논문에서 뇌 전체가 외배엽에서 유래한 한 종류의 전구세포로부터 만들어진다고 설명했다.

이 관점과 달리 새 연구는 전뇌·중뇌와 후뇌가 뿌리가 다른 두 부분이 이어진 복합체일 수 있다고 본다.

새 가설의 실마리는 만능줄기세포 실험에서 나왔다.

기존 방식으로는 전뇌·중뇌 세포를 얻기 쉬웠지만 후뇌 세포는 좀처럼 만들기 어려웠다.

연구팀은 생쥐 배아에서 전뇌·중뇌 관련 유전자 Otx2는 파란색, 후뇌 관련 유전자 Gbx2는 빨간색으로 보이도록 표지해 세포의 발생을 추적했다.

발생 8일째 배아에서 두 색이 따로 나타났고, 연구팀은 Otx2가 발현되는 앞쪽 계통을 ‘앞쪽 신경외배엽’, Gbx2가 발현되는 뒤쪽 계통을 ‘뒤쪽 신경외배엽’이라고 이름 붙였다.

연구팀은 후뇌 전구세포가 형성되는 추가 조건을 찾아 인간 만능줄기세포에서 후뇌 운동뉴런을 만드는 데도 성공했다.

후뇌는 호흡과 섭식 등 생명 유지에 필요한 기본 기능을 맡는다.

후뇌 운동뉴런은 얼굴과 목 근육에 연결돼 있어 손상되면 씹거나 삼키기 어려워질 수 있고, 음식물이 기도로 넘어가 폐렴으로 이어질 수도 있다.

이런 증상은 루게릭병이나 척수근위축증이 진행될 때 나타날 수 있다.