IBS '자기장' 이용해 무선으로 파킨슨병 치료한다

나노-자기유전학 기술 적용한 파킨슨병 치료법 개발

균형감각과 운동성 2배 이상 향상…치료 효과 지속

[대전=뉴시스] 나노-자기유전학을 이용한 DBS의 파킨슨병 운동 장애 치료 효과. 그림 1은 나노-자기유전학 DBS에 의한 뇌 심부 시상하핵 지역의 신경세포 활성화 증가를 나타내고 그림 2에서는 나노-자기유전학 DBS 치료를 받은 파킨슨 쥐가 정상 쥐와 비슷한 수준의 활발한 움직임을 확인할 수 있다.(사진=IBS 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 무선으로 뇌 신경세포를 활성화해 파킨슨병 증상을 완화할 수 있는 새로운 치료법을 제시했다.

기초과학연구원(IBS)은 나노의학연구단 천진우 단장(연세대 언더우드 특훈교수)과 곽민석 연구위원(연세대 고등과학원 교수) 연구팀이 자기장을 이용해 뇌 심부의 신경세포 활성을 유도, 파킨슨병의 효과적인 치료가 가능한 '나노-자기유전학 기반 뇌심부자극술(Magneto-mechanical-genetic-driven Deep Brain Stimulation)'을 개발했다고 1일 밝혔다.

퇴행성 뇌 질환의 일종인 파킨슨병은 운동 조절에 중요한 역할을 하는 도파민 신경세포가 사멸되며 몸의 떨림과 경직, 자세 불안정 등 운동 장애 증상이 나타난다. 아직 근본적인 치료제는 없고  약물요법으로 일상생활이 어려운 중증 환자의 경우 증상완화를 목적으로 외과적 수술인 DBS(뇌심부자극술)를 시도한다.

DBS는 외과적 수술을 통해 전극을 뇌 깊숙이 삽입시켜야 하기에 뇌출혈 및 조직 손상과 같은 심각한 부작용이 발생할 수 있고 전기자극이 가해지는 동안에만 치료 효과가 유지된다는 단점이 있다.

이번에 연구팀은 이전 연구에서 개발한 나노-자기유전학 기술을 DBS에 적용했다. 나노-자기유전학은 자기장을 이용해 뇌의 특정 신경세포를 무선으로 활성화해 뇌 기능을 제어할 수 있다.

연구팀은 뇌 심부에 자성을 띠는 나노 크기의 입자를 주입했다. 이 자성나노입자는 특정 자기장에 감응해 극세한 힘을 발생시키며 자기유전학 장치를 이용해 자기장 자극을 주면 자성나노입자가 특정 신경세포 표면에 붙어 신경세포의 활성화를 유도한다.

자기유전학 장치는 MRI 장비와 비슷한 크기에서 구동할 수 있어 사람의 뇌 심부까지 비침습적으로 자기장 자극을 전달할 수 있다.

연구팀이 운동장애를 가진 파킨슨 쥐에 해당 기술을 적용, 자기장 자극을 준 결과 뇌 특정 영역인 시상하핵(Subthalamic Nucleus, STN) 신경세포가 10배 이상 활성화됐다.
 
또 균형감각과 운동성이 약 2배 이상 향상돼 정상에 가까운 운동 능력을 보였다.

특히 2주간 매일 반복해서 자극을 받은 파킨슨 쥐는 자극을 중단한 24시간 후에도 회복된 운동 능력이 약 35% 유지됐다.

이를 통해 전기자극이 가해지는 동안에만 치료 효과가 유지되는 기존 DBS 방식과는 달리 나노-자기유전학 기반 DBS의 치료 효과 지속이 확인됐다.

이번 연구 결과는 국제학술지 '나노 레터스(Nano Letters, IF 12.262)'에 지난달 10일 게재됐다.(논문명:Nanoscale Magneto-mechanical-genetics of Deep Brain Neurons Reversing Motor Deficits in Parkinsonian Mice)
          
천진우 단장은 "나노-자기유전학을 활용하면 기존 DBS 방식보다 비침습적이고 정밀하게 신경세포를 자극, 파킨슨병 증상을 완화할 수 있다는 사실이 확인됐다"며 "파킨슨병뿐 아니라 뇌전증, 알츠하이머병 등 다양한 신경 질환 연구 및 치료에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.


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