▲군소(바다 달팽이, Aplysia Californica). 출처: Flicker

최근 과학자들이 기억을 이식하는 데 성공했다.

UCLA 생물학 및 생리학 데이비드 그랜츠맨(David Granzman) 교수 연구팀이 군소(바다 달팽이, Aplysia Californica)를 대상으로 잘 훈련된 군소 뇌세포 RNA를 추출해 훈련받지 않은 군소 뇌세포로 이식하는 데 성공했다.

이번 연구 결과는 14일(현지시각) 국제 신경과학회(The Society for Neuroscience) 학술지 ‘이뉴로(eNeuro)’에 논문명 로 실렸다.

데이비드 그랜츠맨 교수는 “머지않은 미래에 알츠하이머병이나 외상 후 스트레스 장애로 기억력을 개선하기 위해 RNA를 잠재적으로 사용할 수 있다고 생각한다”고 말했다. 

 

▲UCLA 생물학 및 생리학 데이비드 그랜츠맨(David Granzman) 교수. Credit: Christelle Snow/UCLA

RNA 또는 리보핵산은 단백질을 만들고 세포의 다른 부분에 대한 DNA의 지시를 수행하는 세포 전달자로 널리 알려져 있다. RNA는 현재 발달 및 질병과 관련된 다양한 세포 과정의 조절을 포함해 단백질 코딩 외에도 기억 등 다른 중요한 기능을 가지고 있는 것으로 이해되고 있다.

먼저 연구진은 군소라고 불리는 바다달팽이의 꼬리에 약한 전기자극을 주었다. 달팽이는 꼬리에 20분 간격으로 5회 전기자극을 받았고 24시간 후 다시 5회 자극을 받았다. 전기자극은 달팽이의 방어적인 즉각 반사를 향상시켜 외부 피해로부터 보호하기 위해 배설물을 방출하는 주름진 관(frilly siphons)을 움츠린다. 연구자들은 연속적으로 자극을 받은 달팽이가 평균 50초간 방어적인 수축을 보인 반면, 자극을 받지 않은 달팽이들은 약 1초 정도 수축했다. 이러한 기억 학습과정을 ‘증감(sensitization)’이라고 한다.

이후 과학자들은 증감이 된 달팽이에서 RNA를 추출한 다음 자극을 받지 않은 7마리의 달팽이에 주입했다. 그런데 놀랍게도 증감 달팽이로부터 RNA를 받은 7마리 달팽이가 마치 꼬리 충격을 받았던 것처럼 평균 40초 정도 관을 수축한다는 사실을 발견했다.

그랜츠맨 교수는 “기억을 이식한 것처럼 보인다. 예상대로, 이식받지 않은 다른 달팽이 그룹은 긴 수축을 나타내지 않았다”고 말했다.

추가로 연구자들은 자극을 받지 않은 달팽이에서 추출한 뉴런을 뽑아 배양했다. 그리고 배양접시에 증감된 달팽이에게서 감각뉴런 세포와 운동신경 세포를 분리한 뒤 각각 RNA를 추출해 전기자극을 주었다. 그 결과 증감된 달팽이의 감각뉴런 세포에서 추출한 RNA가 들어간 세포들만 전기자극에 강한 반응을 보였고, 운동신경 세포에 RNA가 주입된 세포들은 아무 반응이 없었다. 이는 기억의 전달 주체가 감각뉴런 세포에서 존재하는 RNA라는 것을 확인할 수 있었다.

그간 신경과학 분야에서 기억은 시냅스에 저장되어 있다고 오랫동안 생각되어 왔다. 하지만 그랜츠맨 교수는 기억이 뉴런의 핵에 저장되어 있다는 다른 견해를 가지고 있었다. 결국 이번 연구를 통해 뉴런 세포의 핵 안에 존재하는 RNA들이 기억을 관련하고 있다는 가능성을 확인한 것이다.

바다 달팽이가 중추 신경계에 약 2만 개의 뉴런을 가지고 있고, 인간이 약 1000억 개 정도 차이가 있지만 세포 및 분자구조가 바다 달팽이와 인간이 매우 유사하다. 그랜츠맨 교수는 “향후 연구에서 많은 종류의 RNA 중 기억을 전달하는 데 사용하는 RNA 유형을 연구할 계획이며, RNA가 알츠하이머병의 초기 단계에 잠든 기억을 깨우고 원상복구 시키는데 사용될 수 있다”고 말했다.

미래에는 SF영화 ‘토탈 리콜’과 ‘코드명 J’, ‘트랜샌더스’, ‘크리미널’, '셀프리스'처럼 과학기술을 통해 최첨단 실험실에서 배양된 샘플에 자신의 기억을 이식하고, 다른 기억을 주입하여 기억을 조작하고, 인간이 가졌던 기억과 감정이 컴퓨터에 업로드하거나, 죽은 사람의 기억을 살아있는 사람에게 이식하는 시대가 올 것이다.