머리카락 굵기의 수만 분의 1에 불과한 나노물질은 식품과 화장품, 의약품, 산업 소재 등 일상 곳곳에 사용됩니다.

크기가 작아 인체 방어벽을 쉽게 통과할 수 있는 만큼, 뇌 발달 초기의 태아나 영유아에 미치는 영향에 대한 우려가 제기돼왔지만 그동안 관련 연구는 주로 동물실험이나 단순 세포 실험에 의존해 왔습니다.

그러나 이러한 실험만으로 실제 인간의 뇌가 자라는 과정에서 일어나는 미세한 변화를 확인하는 데 한계가 있었습니다.

한국생명공학연구원 줄기세포융합연구센터 이미옥 박사팀이 국가독성과학연구소 이향애 박사팀과 공동으로, 인간 줄기세포 유래 뇌 오가노이드를 활용해 실리카 나노입자가 인간 뇌 발달 초기 과정에 미치는 영향을 규명했습니다.

연구팀은 실제 장기의 구조와 발달 과정을 닮은 뇌 오가노이드를 이용해 몸의 움직임과 감정 조절에 중요한 중뇌 영역에 주목했습니다.

이 부위는 도파민 신경세포가 형성되는 과정에서 외부 환경 변화에 특히 민감한 것으로 알려져 있습니다.

뇌 오가노이드가 자라는 초기 단계에 실리카 나노입자를 노출한 결과, 세포가 대량으로 죽거나 조직이 붕괴되는 등 눈에 띄는 손상은 나타나지 않았지만 뇌의 바탕이 되는 세포들의 증식이 줄고, 도파민 신경세포로 분화되는 과정이 약해지는 변화가 확인됐습니다.

또 신경세포 사이의 신호 전달과 소통이 전반적으로 약해지면서, 신경세포들이 충분히 연결되지 못하는 현상도 관찰됐습니다.

이와 함께 뇌를 보호하는 역할을 하는 세포들이 과도하게 활성화되며서 염증과 관련된 신호가 증가하는 변화도 나타났습니다.

연구팀은 이러한 변화가 즉각적인 독성이나 손상을 일으키지는 않지만, 시간이 지나면서 뇌 발달의 흐름을 조용히 바꿀 수 있는 지속적인 영향으로 작용할 가능성이 있다고 설명했습니다.

나노물질의 위해성이 단순히 세포를 죽이느냐의 문제가 아니라, 뇌 발달 과정 자체를 미세하게 흔들 수 있음을 보여준 것입니다.

이번 연구는 인간의 뇌 발달을 닮은 모델을 통해 나노물질의 영향을 직접 확인했다는 점에서 의미가 큽니다.

식품과 화장품, 환경 분야에서 나노물질의 안전성을 평가할 때 성인뿐 아니라 태아와 어린이처럼 발달 단계에 있는 집단을 고려해야 한다는 과학적 근거를 제시했다는 평가입니다.

이번 연구 결과는 환경위해성 분야 국제 학술지, Journal of Hazardous Materials에 1월 1일 자로 실렸습니다.

TJB 대전방송