인간 뇌 오가노이드를 사용한 바이오컴퓨팅 혁신

스위스의 바이오컴퓨팅 스타트업인 파이널스파크(FinalSpark)는 16개의 인간 뇌 오가노이드에 대한 원격 액세스를 제공하는 뉴로플랫폼(Neuroplatform)이라는 혁신적인 온라인 플랫폼을 출시했다.

이 획기적인 서비스는 체외에서 생물학적 뉴런에 대한 액세스를 제공하는 세계 최초의 온라인 플랫폼이라고 주장한다. 특히 FinalSpark는 Neuroplatform에 사용되는 것과 같은 바이오 프로세서가 기존 디지털 프로세서보다 백만 배 적은 전력을 소비하여 컴퓨팅이 환경에 미치는 영향을 크게 줄일 수 있다고 밝혔다.

FinalSpark는 Neuroplatform이 정보를 학습하고 처리할 수 있다고 주장한다. 현저히 낮은 전력 소비는 컴퓨팅과 관련된 에너지 비용을 크게 줄일 수 있다. 파이널스파크(FinalSpark)의 최근 연구 논문에 따르면 GPT-3와 같은 단일 대규모 언어 모델(LLM)을 훈련하는 데 약 10GWh가 필요했는데, 이는 평균 유럽 시민의 연간 에너지 소비량의 약 6,000배에 달한다. 바이오프로세서를 배치하면 이러한 막대한 에너지 소비를 크게 줄일 수 있다.

Neuroplatform은 하드웨어, 소프트웨어 및 생물학을 통합하는 "wetware"로 분류된 아키텍처를 사용하여 작동한다. 이 플랫폼의 주요 혁신은 4개의 다중 전극 어레이(MEA)를 사용하는 데 있으며, 각 어레이에는 뇌 조직의 3D 세포 덩어리인 생체 조직 오가노이드가 있다. 각 MEA에는 4개의 오가노이드가 있으며, 이 오가노이드는 자극과 기록에 사용되는 8개의 전극으로 연결된다.

데이터 교환은 30kHz 샘플링 주파수와 16비트 분해능의 디지털 아날로그 컨버터(Intan RHS 32 컨트롤러)를 통해 촉진된다. 이러한 구조적 특징은 MEA 및 모니터링 카메라를 위한 미세유체 생명 유지 시스템에 의해 지원된다. 또한 소프트웨어 스택을 통해 연구원은 데이터 변수를 입력하고 프로세서 출력을 해석할 수 있다.

바이오프로세싱 연구 및 개발을 촉진하기 위해 FinalSpark는 9개 기관에 원격 컴퓨팅 플랫폼에 대한 액세스 권한을 부여했다. 그들의 협력을 통해 회사는 세계 최초의 살아있는 프로세서를 만드는 것을 목표로 한다. 또한 30여 개 대학이 Neuroplatform에 접근하는 데 관심을 표명했다.

교육 기관은 사용자당 월 $500에 Neuroplatform을 구독할 수 있다. 실리콘 칩은 수년 또는 수십 년 동안 지속될 수 있지만 바이오프로세서를 형성하는 신경 구조는 수명이 짧아 몇 달 동안 실행되는 실험에 적합하다. 처음에 FinalSpark에서 개발한 MEA는 몇 시간 밖에 지속되지 않았다. 그러나 시스템을 개선하여 오가노이드 수명을 약 100일로 연장하여 이 분야에서 상당한 발전을 이루었다.

FinalSpark의 Neuroplatform은 인간 뇌 오가노이드를 사용하여 정보를 처리하는 지속 가능하고 혁신적인 접근 방식을 제공하여 바이오컴퓨팅에 혁명을 일으킬 예정이다.  제조사 Impact Lab