지스트, 초음파 뇌자극 새로운 치매 치료법 발견

김태, 김재곤 교수 융합 연구 개가...알츠하이머병 치료법 개발 난제 개선

국내 연구진이 초음파를 이용한 뇌자극으로 치매에 도움을 줄 수 있는 새로운 치료법을 개발했다. 알츠하이머병은 아밀로이드 베타 단백질의 응집(플라크)과 타우 단백질이 뇌 안에 축적되어 신경 퇴행 및 인지기능 저하를 유발하는 질환으로, 치매의 60~70%를 차지하는 가장 흔한 원인으로 알려져 있다.

지스트(광주과학기술원, 총장 김기선)는 의생명공학과 김태 교수와 김재관 교수 공동연구팀이 초음파를 이용한 뇌자극으로 알츠하이머병 생쥐 모델인 5xFAD에서 아밀로이드 베타 플라크를 줄이고 뇌 연결성이 개선됐음을 관측, 보고했다고 밝혔다.

아밀로이드 베타는 알츠하이머 환자 뇌에서 발견되는 폴리펩타이드로 알츠하이머병의 발병 원인 물질 중 하나로 알려져 있다. 이번 연구 성과는 약물을 사용하지 않고 초음파를 이용해 알츠하이머병을 유발하는 원인 중 하나인 뇌 조직 내 아밀로이드 베타의 양을 감소시키는데 성공했다는 점에서 임상 활용 가치를 높게 평가받고 있다고 지스트는 설명했다.

(왼쪽부터) 박민철 박사과정생, 김태 교수, 김재관 교수, Hoang Gia Minh 석사

경두개 초음파 자극 모식도

특히 알츠하이머병 치료법 개발의 주요 난제 중 하나인 아밀로이드 베타 감소를 비약물, 비침습적으로 달성함으로써 임상 활용에 한 걸음 다가설 수 있게 됐다고 덧붙였다. 아밀로이드 베타 가설을 기반으로 하는 알츠하이머병 치료약 개발은 많은 노력에도 불구, 아직 큰 진전을 보이지 못하고 있는 실정이다.

최근 아밀로이드 베타에 대한 항체를 기반으로 한 치료제가 미국 FDA의 조건부 승인을 받은 것이 유일하다. 이번 연구는 비약물적 치료법 개발의 가능성을 제시, 기존의 약물적 치료 한계를 넘어설 수 있는 방법으로 주목받고 있다고 지스트는 밝혔다.

지스트 연구팀은 새로운 치료법 개발을 위해 알츠하이머병 동물 모델의 뇌에 초음파를 이용해 40 헤르츠의 감마 리듬으로 자극했고, 생쥐의 두개골 위에 초음파 발생 소자를 부착하고 자유롭게 움직일 수 있는 상태에서 하루 2시간씩 2주간 초음파 자극을 시행했다. 그 결과, 자극 군에서 뇌에 있는 아밀로이드 베타의 수치가 감소한 것을 확인할 수 있었다고 설명했다. 뿐만 아니라 연구팀은 뇌파를 측정할 수 있는 전극을 두개골 위에 고정하고 초음파 자극 전후의 뇌파 변화를 분석했는데, 40 헤르츠 대역의 뇌파 증가 및 위상-주파수 결합 증가가 관찰됐고, 이러한 뇌 연결성 개선은 뇌 기능이 향상됐음을 의미한다고 밝혔다.

지스트 김태 교수와 김재관 교수는 "이번 연구는 서로 다른 학문 분야 두 연구팀이 융합연구로 이룬 성과"라며 "초음파를 이용해 비약물적, 비침습적으로 아밀로이드 베타를 감소시키는 방법은 비교적 안전하고 부작용 우려가 적어 알츠하이머 환자에서 효능이 확인되면 빠른 시일 내에 임상적으로 활용할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

지스트 김태 교수와 김재관 교수가 주도하고 박민철 박사과정생과 Hoang Gia Minh 석사 학생이 공동 제1저자로 수행한 이번 연구는 한국 연구재단 개인기초연구사업, 뇌과학원천기술개발사업 및 선도연구센터지원사업 지원을 받아 수행했다. 신경과학 분야 권위적인 학술지 ‘Translational Neurodegeneration’(영향력 지수 8.014)에 이번달 7일 온라인 게재됐다.