과학자들을위한 뇌의 매력의 일부는 그것이 매우 개인적이라는 것입니다. 그러나 그 사실은 또한 아무리 잘 의도하더라도 괴물에 대한 상상할 수있는 실험의 많은 부분을 제공합니다. 신경 과학자들은 종종 그들의 좌절을 삼키고 평평한 접시에 살아있는 실험 동물이나 고립 된 인간 뉴런의 뇌를 연구하기 위해 정착해야했다.
그러나 2008 년에 개설 된 새로운 가능성은 연구원들이 뇌 오가 노이드를 만드는 방법을 배웠을 때, 전기적으로 활성 뉴런을 사용하여 뇌 같은 구조로 자체 구성하는 인간 줄기 세포에서 자란 작은 덩어리를 만드는 방법을 배웠습니다. 완두콩보다 크지는 않지만 오가 노이드는 뇌에 대한 우리의 이해를 향상시키기위한 엄청난 약속을 가지고 있습니다. 그들은 실험실에서 관찰하기가 불가능하다고 생각되는 인간 발달과 질병의 측면을 복제 할 수 있습니다. 과학자들은 이미 오가 노이드를 사용하여 정신 분열증, 자폐 스펙트럼 장애 및 Zika 바이러스로 인한 소두증에 대한 발견을했습니다.
그러나 뇌 오가 노이드에 대한 연구는 또한 윤리적 딜레마로 가득 차있을 수 있습니다. Stanford University의 법률 교수 인 Hank Greely는 Biosciences의 윤리 및 법적 문제를 전문으로하는 Hank Greely는“좋은 모델이 되려면 가능한 한 인간이되기를 원합니다. "그러나 인간이 많을수록 살아있는 인간 만 사용할 수없는 이유와 같은 종류의 윤리 질문으로 더 많이 뒷받침하고 있습니다."
.“미니 브레인”으로 오가 노이드에 대한 최상의 묘사에 의해 촉진 된 대중의 상상력에서,이 질문들은 종종 조직이 의식이 될 수 있는지, 부자연적 인 존재를 고문으로 경험할 수 있는지에 중점을 둡니다. 문제 전문가가 감각적이지 않지만 여전히 중요하다는 즉각적이고 현실적인 우려. 또한 오가 노이드에 대한 연구가 다른 연구 영역 사이의 이상한 차이에 빠져 공식적인 윤리적 감독을 복잡하게하는 데 도움이되지 않습니다. 그래도 아무도 뇌 오 오노 노이드의 잠재력을 가볍게 버리는 것을보고 싶어하지 않습니다.
예를 들어 Donald O'Rourke는 펜실베니아 대학교의 Perelman School of Medicine의 신경 외과 의사입니다. 오가 노이드 연구의 윤리는 전혀 문제가되지 않습니다. "나는 15 개월 안에 사람들을 죽이는 치명적인 질병을 다루고있다"고 그는 말했다. “여기서 우리는 어떤 치료법이 유익 할 수 있는지 실시간으로 평가할 고급 진단 도구를 개발했습니다. 내 생각에, 그것은 윤리적 문제를 해결합니다.”
따라서 오가 노이드 과학은 앞으로 나아가고 있습니다. 그리고 오가 노이드가 고통을 느끼거나 의식이되는 것에서 먼 길이라도, Greely와 다른 윤리 학자들과 생물 학자들은 나중에 그들에게서 멀어지게하는 가능성에 대해 이야기하기 시작하는 것이 중요하다고 강조합니다. 이를 위해 그들은 과학과 윤리를 조기에 하나로 모으기 위해 협력적인 접근 방식을 사용하고 있습니다. 첫 번째 단계로서, 그들은 오가 노이드와 실제 뇌의 차이점을 밝히고이를 비교하기위한 벤치 마크를 개발하기위한 연구를 시작하고 있습니다.
의식이 없지만 점점 더 복잡한
오늘날의 뇌 오 오노 노이드와 가까운 시일 내에 성장할 가능성이있는 분야에 익숙한 사람들 사이에는 거의 보편적 인 합의가 있습니다. Perelman School of Medicine의 신경 외과 교수 인 Han-Chiao Isaac Chen은“그들은 여전히 매우 원시적이고 기초적입니다.
최첨단 뇌 오르 노이드조차도 실제 인간 뇌의 크기, 구조 및 상호 연결성이 부족합니다. 그들은 중요한 유형의 세포를 놓치고 조직에 영양을 공급하고 건강하게 유지하는 데 필요한 혈관이 부족합니다. 그들은 미숙합니다. 발달 연령을 추정하는 한 가지 기술은 2 트라이스터 태아의 뇌에 일관되게 비유했습니다. 그리고 아마도 가장 중요한 것은 감각 입력이 부족합니다. Perelman School of Medicine의 신경 과학자 인 Hongjun Song은“우리는 우리의 경험 때문에 우리의 경험 때문입니다. "접시의 오가 노이드는 실제로 뇌 회로를 뇌처럼 발달시키는 방식으로 뇌 회로를 형성하는 자극이 없습니다."
.요컨대, 오가 노이드는 거의 의식이 거의 없습니다. 하버드 대학교 (Harvard University)의 선임 과학자이자 조지 교회의 동료 인 존 아흐 (John Aach)는“이것은 몇 년 동안 우리에게 안전 마진을 제공한다”고 말했다.
그러나이 분야의 모든 사람들은 오가 노이드가 더 복잡하고 현실적이되고 있음을 인식합니다. Case Western Reserve University의 생물 윤리학자인 Sooo Hyun은 최근 온라인 에세이에서 향후 5 년 동안 연구자들이 기능성 혈관 네트워크와 뇌 세포 유형의 완전한 보완으로 오가 노이드를 만들려고 노력할 것이라고 언급했다. 오가 노이드는 또한 특정 뇌 영역을 모방하고 신경 데이터 입력을 처리하며 전기 출력을 생성하도록 설계 될 수 있습니다. 더욱이, 연구원들이 오가 노이드로 시도하는 많은 실험은 쥐나 다른 실험실 동물로 이식하는 것이 포함되며, 이는 오가 노이드가 통합 할 수있는 잘 발달 된 기능성 신경계를 가지고 있습니다. 따라서 오가 노이드가 의식의 임계 값을 넘지 않거나 향후 몇 년 동안 고통을 겪지 않더라도 언젠가는 걱정하는 것이 합리적입니다.
불완전한 규칙 책
오가 노이드 연구는 규제 진공 상태에서 발전하지 않습니다. 다른 종류의 생물학적 연구를위한 기존 규제 프레임 워크는 오가 노이드에 대한 많은 윤리적 보호를 제공합니다.
뇌 오가 노이드는 유도 된 다 능성 줄기 세포로부터 성장되기 때문에, 이들은 이들을 사용하는 실험을 지배하는 기존 윤리 인프라에 적어도 다소 덮여있다. 특정 규칙과 지침은 과학자들이 그 세포를 얻을 수있는 곳과 어떤 종류의 실험실 동물을 이식 할 수 있는지를 지시합니다. (영장류는 테이블에서 벗어났습니다.) 과학자들로 구성된위원회는 물론 법적, 윤리적, 사회적 전문 지식을 가진 비 과학자들이 세포의 사용 방법을 감독합니다. 마찬가지로, 오가 노이드가 동물에 이식되면 동물 복지위원회의 범위에 속합니다.
그러나 오가 노이드의 독특한 특성은 오래된 규칙 시스템 중 일부가 얼마나 잘 적용되는지 또는 심지어야하는지 여부를 확실하게 불확실하게 만듭니다.
인간 배아가 시험 관내에서 얼마나 오래자를 수 있는지를 제한하는 가이드 라인 인“14 일 규칙”을 취하십시오. 특정 구조는 수정 후 14 일 후에 배아에 나타나 신경계가 조립되기 시작했음을 나타냅니다. 그러나 실제 배아가 관련이 없기 때문에 14 일의 규칙은 오르 오노 노이드에 효과가 없습니다. 뇌 오가 노이드는 신경 구조를 달성하기위한 완전히 다른 경로를 따릅니다. 더욱이, 오가 노이드를 갖는 요점은 뇌 구조를 만들어서 거부하는 기준이 쓸모가 없다. 그래서 오가 노이드는“과거에 윤리적 쿼리를 만들어 낸 무언가에 가까워지는 것을 알고있는이 특징적인 맛을 가지고 있습니다.”라고 Aach는 말했습니다.
오가 노이드는위원회 감독을위한 깔끔한 범주에 속하지 않습니다. 이들은 독점적으로 인간의 대공 연구, 동물 연구 또는 생체 내 줄기 세포 연구가 아닙니다. Greely는“오가 노이드에는 반드시 규제 구조가 없다”고 말했다. “지금은 끔찍한 일이 아닙니다. 그러나 오르 오노 노이드가 우려가 더 현실적으로 발전 할 경우를 대비하여 아마도 채워야 할 차이입니다.”
.윤리 학자와 과학자들은 이제 오가 노이드가 자신의 규칙을 보증하는지 여부를 파악하기 위해 협력하고 있습니다. 윤리적 논의는 과학에 앞서 빠른 클립에서 진행되고 있습니다. 국립 보건원 (National Institutes of Health)은 회의와 워크샵을 후원했으며 또 다른 종류의 감독위원회를 만드는 것에 대한 이야기가있었습니다. 과학자들은 윤리 학자들에게 개인적으로 연락하여 자신의 연구의 세부 사항을 논의했습니다. Greely는 대화를 시작하려는 실험가들로부터 2013 년 초에 이메일을받는 것을 기억합니다. 샌디에고 캘리포니아 대학의 생물 학자 인 Alysson Muotri는 윤리 학자들과 줄기 세포 생물 학자 및 의식 연구원들과 연결하기위한 회의를 조직했습니다.
협업 윤리 브레인 스토밍
특히 흥미로운 것은 하버드의 윤리학자인 현과 유태인 런 쇼프 (Jeantine Lunshof)가 공동 의장을 맡은 2 년간의 NIH가 지원하는 프로그램 인 브레인 스토밍 프로젝트가 특히 흥미 롭다. 그것은 윤리 학자와 과학자들을 자원 봉사하기를 기다리는 대신 소규모 실무 그룹에 모으기위한 제도적 지원을 제공하여 미래의 NIH 자금 지원을 위해 어떤 윤리적 문제에 초점을 맞출 어떤 윤리적 문제와 어떤 뇌 오모 노이드 연구의 어떤 영역을 결정할 수 있습니다.
.브레인 스토밍 프로젝트는 Lunshof의 일상적인 관행에 부분적으로 모델링되었습니다. 2006 년부터 그녀는 Church Laboratory를 포함한 Harvard의 WYSS Institute for Biological Inspired Engineering의 연구 그룹과 협력 해 왔습니다. (그녀는 실험실 바닥에 사무실을 가지고 있습니다.) 그녀는 처음부터 끝까지 연구에 대해 생물 학자들과 협력하여 주간 조사자 회의에 참석하고 실험 설계를 통해 새로운 논문을 스캔하고 진행중인 연구의 방법과 목표에 대한 활발한 대화에 참여합니다.
.그녀는 양방향 거리라고 말합니다. 그녀는 다음과 같이 말합니다. 그녀는 다음과 같이 말합니다. 그녀는 다음과 같이 말합니다. 그녀는 다음과 같이 말합니다. 정기적 인 접촉은 윤리적 회색 구역에 들어갔거나 들어갈 것이라고 생각할 때 그녀와 상담하도록 권장합니다. Lunshof는“이것은 지속적인 학습 과정입니다. "그리고 그것은 상호입니다." 그녀는 덧붙였다. 이것은 오가 노이드 연구 분야가 향하는 곳이라고 덧붙였다.
그녀는 자신의 역할을 판단 중 하나와 차별화하도록주의합니다. "나는 윤리 경찰이 아니다"고 그녀는 말했다. “저는 공식적인 감독 역할이 없습니다. 그것은 또한 내 목표가 아닙니다.” 대신, 협력 윤리는“과학자들이 우리와 함께 일하고 우리와 함께 일하면서 미래가 무엇인지, 그리고 그들이 필요하다고 느끼는 것을 알아 내기 위해 노력하고 있습니다.”
.마찬가지로, 브레인 스토밍 프로젝트는 일련의 오가 노이드 연구 지침을 만들기위한 즉각적인 노력이 아닙니다. 현은“너무 이르다. "지금은‘아무도 교차하지 말아야 할 줄이 있습니다.’라고 말할 준비가되어있는 것은 아닙니다. 비록 미래 정책을 안내하기 위해 토론을 사용하고 싶지만, 지금은 윤리와 과학이 함께 발전해야 할 필요성에 관한 것입니다. 윤리는 항상 과학에 대한 반응이 아니지만 사회적으로 책임있는 방식으로 연구의 방향을 형성하는 데 도움이됩니다.
.오가 노이드 의식의 출현, 고통, 자기 인식 및 기타 걱정스러운 특성의 경험은 필연적으로 브레인 스토밍 프로젝트 회의에서 발생하지만, 그 중심의 초점은 아닙니다. 이러한 발전은 여전히 너무 멀었습니다. 대신, Lunshof, Hyun 및 동료들은 고려할 가치가있는보다 즉각적인 윤리적 문제를 정확히 찾아 내고 싶어합니다. 의식에 대한 논의는 매우 중요합니다. 그러나 그 문제에 대해서만 눈을 돌리면 훨씬 더 시급하고 중요하고 놀라운 다른 것들에서 당신을 방해합니다. " "그래서 우리가 지금보고있는 것입니다."
뇌 벤치마킹
현의 목록에서 가장 중요한 것은 과학이 그것이 말하는 곳임을 확인하는 것입니다. 관련된 많은 질문들이 즉시 윤리의 영역에 속하지 않는 것 같습니다. 그러나 이러한 접근법의 실질적인 효과를 결정하는 것은 작업의 윤리적 지위에 중요합니다. 왜냐하면 그들이 쓸모 없다면, 그 유해가 용납 될 수 없기 때문입니다. 오가 노이드는 실제로 연구자들이 주장하는 것을 모델링하고 있습니까? 그러한 엔티티가 만들어진 후에 가장 적절한 용도는 무엇입니까? 다른 오가 노이드 시스템에서 수행 된 실험에 대한 기본 요법 또는 특정 조건을 진단하기 위해 오가 노이드를 사용하는 것이 좋습니다.
연구가 진행됨에 따라 크기와 연결성과 같은 가장 명백한 특징을 넘어 뇌 오가 노이드와 실제 뇌의 차이를 결정하는 것이 중요합니다. “우리는이 [오가 노이드] 뉴런이 기능하고 있음을 알고 있습니다. 우리는이 뉴런이 연결되어 있다는 것을 알고 있습니다.”하버드의 저명한 오르노이드 연구원 인 Paola Arlotta의 실험실에서 박사후 연구원 인 Bruna Paulsen은 말했습니다. "그러나 그것이 실제로 무엇을 의미합니까?"
Chen은“기본 전기 활동의 유형에 대한 중요한 질문도 있습니다. 예를 들어, Muotri와 몇몇 동료들은 최근 가을 가을에 피질 오가 노이드에서 신생아의 뇌파와 유사한 전기 신호를 기록했다고보고했을 때 상당히 저어 주었고 약간의 우려를 일으켰습니다. 그러나 일부 과학자들은 결과에 대한 해석에 문제를 겪었습니다. 인간의 뇌에서 전기 활동은 오르 오노 노이드가 가지고 있지 않은 해부학 적 구조와 세포 유형에 달려 있다고 주장했다. 이러한 기능이 없으면 비교는 오해의 소지가 있으며 불필요한 걱정을 일으킬 수 있습니다. (Muotri는 그의 역할을 위해 이러한 논쟁을 통해 추가 토론의 필요성을 알리고 인간 발달, 의식 및 기타 세포 연구자들이 익숙하지 않을 수있는 다른 영역과 팀을 이루어야합니다.)
.또한 토론을위한 것은 오가 노이드를 얼마나 오래 유지 해야하는지, 복잡한 오가 노이드를 만드는 것과 간단하게 간단하게 유지하는 것과 공개적으로 작품에 대해 이야기하는 것 사이에 어떤 트레이드 오프가 이루어져야하는지에 관한 질문이 있습니다. (Lunshof와 Greely는 뇌 오가 노이드에 대한 대중적인 설명이“미니 브레인”으로, 이전에는 많은 과학자들이 받아 들였지만 불필요한 경보를 높였다.)
연구자들이 오가 노이드 실험에서 동의를 요구하는 방법은 현재 조사 중입니다. 생물 학자와 윤리 학자들은 연구 참가자가 피부 세포가 다 능성 줄기 세포로 변형 될 수 있고 뇌 오 오노 노이드를 만드는 데 사용될 수 있다고 말해야하는지 여부와 씨름해야합니다. 그의 최근 연구에 비추어 Muotri는 뇌 오가 노이드에 대한 논의와 특정 종류의 전기 신호를 생성하는 능력을 포함하도록 동의 양식을 수정했습니다. "저는 처음으로 그로 인해 연구에 참여하지 않기로 결정한 가족이있었습니다." "우리가 그 방향으로 가면 모든 사람이 세포를 기증하는 데 편안한 것은 아닙니다."
어떤 신호 의식의 의식
그럼에도 불구하고 Muotri는 야심 찬 연구 질문을 추구하기 전에 오가 노이드가 더 복잡해지기를 기다리지 않습니다. 그가 계획하고있는 작업은 미래의 오가 노이드 연구가 탐구하기 위해 생물학적, 윤리적 지형을 매핑하는 데 도움이 될 수 있습니다. 특히, Muotri는 잠재적 인 의식의 흔적을 찾기 위해 특별히 설계된 새로운 실험을 통해 Organoids의 전기 활동을 모니터링하려고합니다.
지금까지, 그러한 연구에 대한 제안 된 대부분의 옵션은 인간 환자에게 투여되는 테스트의 유사체입니다. 예를 들어, 일부 과학자들은 인식의 징후를 위해 코마 환자의 뇌파를 평가하기 위해 개발 된 특정 알고리즘을 복용하고 오가 노이드의 활동 연구에 적용하도록 조정할 것을 제안했습니다.
그러나 첸은 이러한 전략이 유익 할 것인지에 대한 합의는 없다고 말했다. “솔직히 말해서, 이에 대한 방법에 대한 아이디어는 많지 않습니다. 더욱
그럼에도 불구하고 Chen에 따르면, Organoids에 대한 연구의 초점은 세포 구성, 유전자 발현 및 프로토콜을 전기 활동을 이해하는 데 사용하는 프로토콜에서 점차 이동했습니다. "지금 우리가 이용할 수있는 유일한 것은이 오가 노이드의 전기 활동을 측정하고 우리가 보는 것을 보는 것입니다." "향후 5 년 동안 우리는 전기 활동을 특성화하는 데 구체적으로 보는 더 많은 논문을 보게 될 것이라고 생각합니다."
.Muotri는 그 연구의 주요 기여자 중 하나가 되려고합니다. 그가 수행하고자하는 실험은 오가 노이드에 마취제를주고 반응하는 방법을 테스트하는 것과 관련이 있습니다. 특정 전기 신호가 마취 하의 기록에서 사라지지만 나중에 다시 나타나면 그 의미는 흥미로울 수 있습니다 (Muotri는 의식의 강력한 증거가 아니라 첫 번째 단계가 아니라는 점에주의를 기울일 수 있습니다). 그는 또한 통증 수용체를 운반하는 뉴런을 생성하고 그 뉴런이 자극에 반응하는지 여부를 테스트함으로써 더 많은 감각 정보를 오가 노이드에 공급하기를 희망합니다. "우리는 이것이 올바른 방법이라고 100 % 확신하지 못한다"고 그는 말했다. 그러나 그것은“무언가를 제안하거나”도움이되는 방향으로 가리킬 수 있습니다.
그는 또한 현재“오가 노이드가 의식으로가는 길에있는 사람들에게 알리는지도를 만들고있다”고 말했다. 현재, 연구원들이 자신의 업무에서 얼마나 멀리 갔는지 추적하는 데 도움이 될 수있는 예 또는 아니오 질문 세트입니다. 여기에는 다음이 포함됩니다 :오가 노이드에는 피질이 있습니까? 그 피질은 뇌파와 유사한 신호를 생성합니까? 피질 외에 구조가 있습니까? 어떻게 연결되어 있습니까? 오가 노이드가 부착 된 신체 부위를 조절할 수 있습니까? 입력을받을 수 있습니까?
Lunshof는 Lunshof는 그러한 로드맵에서 윤리와 허용 할 수없는 윤리와 용납 할 수없는 경계를 찾는 것이“보이는 것보다 훨씬 어렵다”고 말했다. "이 연구에 더 많이 참여할수록 당신이 줄 수있는 답에 대해 덜 확신합니다." 그러나 그녀는 과학자와 윤리 학자들 사이의 협력 노력의 미래에 대한 희망을 가지고 있습니다. "나는 지금 15 년 동안 이것을 실천했다"고 그녀는 말했다. "그렇습니다. 작동합니다."
수정 : 2020 년 1 월 24 일
Jeantine Lunshof의 사진은 원래 Harvard University의 WYSS Institute에 오해되었습니다. 실제 사진 작가는 Aram Boghosian입니다.
이 기사는 에 재 인쇄되었습니다 wired.com .
