시험관 안에서 저절로 발생한 ‘마음의 창’

[한겨레S] 선웅의 인간과 오가노이드눈 오가노이드줄기세포 덩어리 배양하니망막세포와 비슷하게 성장‘뇌+감각기’ 오가노이드 사례역분화기술로 맞춤치료 가능

역분화기술로 맞춤치료 가능 지난달 28일 파키스탄 라왈핀디에서 눈병에 걸린 한 어린이가 눈 검사를 받고 있다. EPA 연합뉴스

인간이 인간다워지는 데 중요한 장기가 뇌이고, 인간 지능의 모조품을 만들기 위해서는 뇌를 복제하거나 인공으로 만드는 것이 중요하다고들 생각한다. 지능이란, 변화하는 환경에 대응하여 생존에 유리한 행동을 하는 능력이라고 한다. 일상생활에 이 정의를 대입해 보면, 지능이란 목표 달성을 하기 위한 행동능력이라고 할 수도 있다. 머리가 좋다는 말과 지능이 높다는 말이 거의 비슷한 의미로 쓰이다 보니, 지능을 위해서는 꼭 뇌가 필요하다고 생각하기 쉽다. 하지만, 지능의 정의를 잘 들여다보면 뇌가 없어도 목표 달성을 위한 행동만 할 수 있으면 되니까, 지능에 꼭 뇌가 필요한 것은 아니다. 반면, 환경에 반응하려면 외부를 감지하는 감각계는 꼭 필요하다. 단세포생물인 아메바도 위험을 감지해서 도망갈 수 있는 행동을 한다는 점을 생각하면, ‘뇌 없는 지능’도 가능하다는 점을 알 수 있다.

우리 몸에는 아주 많은 감각기가 있다. 몸의 외부로부터 온도·접촉·통증·가려움 등을 감지하는 체성감각기나, 눈·코·귀·입처럼 머리 쪽에 집중돼 있는 특수감각기가 있다. 또한 내부수용기처럼 몸 안쪽의 정보를 탐지하는 감각기도 있다. 이들 중 눈처럼 특수감각기에 속하는, 듣고 맡고 맛보는 청각·후각·미각 오가노이드를 만드는 방법은 보고된 바 있다. 입속에 있는 혀나 치아, 침샘 등을 오가노이드로 만드는 데에도 성공했으니, 오가노이드 기술을 이용해서 몸을 흉내 내는 기술은 끝없이 다양해지고 있다. 이러한 감각기를 뇌에 달아준다면 외부 환경을 감지해서 뇌 오가노이드가 반응하게 만들 수 있다.실제로 2021년 8월 독일 뒤셀도르프대 자이 고팔라크리슈난 교수 연구팀은 뇌 오가노이드에 눈 오가노이드가 붙어 있는 형태의 복합오가노이드를 만들었다는 논문을 발표했다.

실제 우리가 생각하는 고등 지능을 발휘하자면, 목표를 설정하는 주체, 즉 자아가 필요하다. 내 몸을 인지하는 내적 감각과 외부 감각이 통합되는 과정에서 나와 외부의 경계를 짓고 이 과정에서 자아 인식이 이뤄진다는 게 뇌과학자들의 설명이다. 오가노이드가 아직 내적 감각을 받아들인다거나 운동계를 형성할 정도는 아니지만, 복합오가노이드의 수준이 뇌-몸-감각계를 모두 통합하는 정도까지 발전한다면, 좀 더 복잡한 윤리적 문제를 고민해야 할지도 모르겠다. 오가노이드를 만드는 중요한 목표 중 하나는, 환자 치료에 이를 이용하고자 하는 것이다. 유전적·환경적 이유로 눈 발달에 문제가 생길 수 있는데 동일한 유전적·환경적 변화를 일으킨 조건에서는 눈 오가노이드가 잘 만들어지지 않는다. 이렇게 만든 눈 질환 오가노이드 모델을 대상으로 약물이나 유전자 치료 등이 잘 작동한다면, 그 치료법은 환자에게도 도움이 될 가능성이 크다. 이미 여러 장기로 분화한 세포들을 초기에 분화하지 않은 상태로 되돌리는 역분화 기술을 사용하면 된다. 각각의 체세포를 떼어서 배아줄기세포와 유사한 역분화줄기세포를 만들면 각각의 환자와 유전적으로 거의 동일한 눈 오가노이드를 만들어서, 그야말로 환자 맞춤형 치료법을 찾는 게 가능하다. 다만, 눈 오가노이드는 크기가 매우 작아서 사람의 눈을 대체하는 이식용 인공장기로 쓰기는 아직 어렵다. 하지만 오가노이드 기술은 10여년 새 비약적인 발전을 보였다.

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