혈뇌장벽(BBB)은 뇌 조직과 혈액 사이에 있는 장벽으로 중요한 물질은 뇌로 들여보내지만 병원균 등 해로운 물질은 막습니다. 하지만 일부 곰팡이균 등 병원체가 이 혈뇌장벽 뚫고 뇌로 침투하면서 심각한 질환을 일으킨다는 보고와 함께 최근에는 코로나가 혈뇌장벽을 뚫는다는 실험 결과(워싱턴 의대)도 있었습니다.
만약 혈뇌장벽을 인공적으로 만들 수 있다면 병원체나 화합물이 어떻게 이 장벽을 통과할 수 있는지 또 감염을 시키는지를 예측해 볼 수 있습니다.
최근 연세대학교 생명공학과 조승우 교수와 반용선 교수 연구팀은 혈뇌장벽의 구조와 기능적 특징을 모사한 혈뇌장벽 인공 칩을 설계했다고 밝혔습니다.
혈액-뇌 장벽 칩 디자인｜출처: 조승우 연세대 교수 연구진은 먼저 수백 마이크로미터 수준의 미세채널들로 구성한 칩에 뇌혈관과 뇌세포를 모사해 배양하고, 그 사이에 인공 혈뇌장벽을 만들었습니다. 그리고 뇌수막염을 유발해 매년 18만명의 목숨을 앗는 곰팡이 '크립토코쿠스 네오포만스(Cryptococcus neoformans)'를 넣어 뇌 침투 과정을 살펴보았습니다. 이를 통해 연구진은 이 곰팡이가 뇌세포에 친화성을 보인다는 걸 알아냈습니다. 또 관련 유전자를 제거했더니 곰팡이는 인공 혈뇌장벽을 통과하지 못했습니다.
뇌수막염 유발 균 침투 모델링｜출처: 조승우 연세대 교수 연구진은 "본 연구에서 개발된 인간 혈액-뇌 장벽 칩이 실용화된다면 발병 원인이 불분명했던 난치성 뇌질환 기전 연구와 신약 개발을 위해 동물실험 이전 단계의 분석 플랫폼으로 활용돼 동물모델을 보완할 수 있을 것"이라고 밝혔습니다.
한편, 이번 연구는 의생명공학 분야 국제 학술지 네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering) 2021년 6월 15일 자에 게재됐습니다.