아주대 의대 약리학교실 조중현 교수팀이 세계 최초로 파킨슨병 연구와 치료제 개발의 전기를 마련할 새로운 연구 플랫폼을 개발했다.

연구팀은 "인간 전분화능 줄기세포(hPSC)를 기반으로 중뇌 오가노이드와 선조체 오가노이드를 각각 제작하고 이를 융합해 실제 인간 뇌 신경회로를 정밀하게 재현한 ‘인간 중뇌-선조체 어셈블로이드(다종의 뇌오가노이드를 결합해 만든 융합 미니 뇌 모델, 이하 hSMA)’를 확립했다"고 밝혔다.

이번 성과의 핵심은 인간 뇌의 핵심 신경회로를 모사하는 데 성공했다는 점이다. hSMA에서는 중뇌와 선조체가 서로 신호를 주고받는 과정이 구현됐으며 파킨슨병과 밀접한 도파민 뉴런이 선조체의 GABA 뉴런과 시냅스를 형성해 정상적인 전기생리적 신호를 전달하는 것이 확인됐다.

연구팀은 알파-시누클레인(α-synuclein) 과발현 조건에서 파킨슨병 환자 뇌에서 나타나는 병리 현상이 hSMA에서도 동일하게 나타남을 입증했다.

알파-시누클레인 단백질의 축적과 응집, 도파민 신경세포의 점진적 소실, 루이소체 유사 구조의 형성 등 환자 뇌에서 관찰되는 전형적 병리가 재현된 것이다.

아울러 전사체 분석에서도 hSMA의 유전자 발현 변화가 실제 환자 뇌와 높은 유사성을 보여 분자 수준에서의 병리 기전까지 반영하고 있음이 확인됐다.

또 단백질 응집 억제제 Anle138b와 자가포식 유도제 rapamycin을 hSMA에 적용한 결과 병리적 알파-시누클레인의 축적이 감소하는 치료 효과가 관찰됐다.

이를 통해 hSMA는 파킨슨병 병리 재현을 넘어 신약 후보 물질의 효능 검증과 작용 기전 규명까지 가능한 전임상 연구 플랫폼임을 입증했다.

이번 성과는 파킨슨병 발병 기전 이해와 새로운 치료 전략 개발에 중요한 전환점을 마련한 것으로 평가된다.

한편 연구 결과는 신경과학·신경학 분야 권위 학술지 Brain(IF=11.7) 2025년 9월호에 ‘A human striatal-midbrain assembloid model of alpha-synuclein propagation’이라는 제목으로 게재됐다. 

[ 경기신문 = 류초원 기자 ]