자기장 이용해 무선으로 파킨슨병 치료한다

기초과학연 ‘나노-자기유전학 기반 뇌심부자극술’ 개발

나노-자기유전학을 이용한 DBS의 파킨슨병 운동 장애 치료 효과. 기초과학연구원 제공

[충청투데이 박현석 기자] 파킨슨병 증상을 완화할 수 있는 새로운 치료법이 제시됐다.

기초과학연구원 나노의학 연구단 천진우 단장(연세대 언더우드 특훈교수)과 곽민석 연구위원(연세대 고등과학원 교수) 연구팀은 자기장을 이용해 뇌 심부의 신경세포를 활성화해 파킨슨병의 효과적인 치료가 가능한 ‘나노-자기유전학 기반 뇌심부자극술’을 개발했다고 기초과학연구원이 1일 밝혔다.

파킨슨병은 근본적인 치료제가 없어 약물요법으로 일상생활이 어려운 중증 환자의 경우 증상 완화를 목적으로 외과적 수술인 DBS(뇌심부자극술)를 시도한다.

DBS는 뇌 심부에 전극을 심고 흉부 피하에 설치되는 자극 발생기를 통해 뇌에 전기자극을 주는 방식으로, 신경세포 간의 신호를 조절하여 파킨슨병의 증상을 완화할 수 있다. 그러나 외과적 수술을 통해 전극을 뇌 깊숙이 삽입시켜야 하기에 뇌출혈 및 조직 손상과 같은 심각한 부작용이 발생할 수 있다.

연구팀은 이러한 한계를 극복하고자 이전 연구에서 개발한 나노-자기유전학 기술을 DBS에 적용하는 방법을 고안했다.

우선, 뇌 심부에 자성을 띠는 나노 크기의 입자를 주입한다. 이 자성나노입자는 특정 자기장에 감응해 약 2 pN(피코 뉴턴) 크기의 힘을 발생시킨다. 자기유전학 장치를 이용해 자기장 자극을 주면 자성나노입자가 특정 신경세포 표면에 붙어서 피에조-1(Piezo-1) 이온 채널을 개방해 신경세포의 활성화를 유도하게 된다. 자기유전학 장치는 MRI 장비와 비슷한 크기(중심 지름 70cm)에서 구동할 수 있어 사람의 뇌 심부까지 비침습적으로 자기장 자극을 전달할 수 있다.

운동 장애를 가진 파킨슨 쥐에 이 기술을 적용해 자기장 자극을 주었더니 뇌 특정 영역인 시상하핵 신경세포가 10배 이상 활성화되었다. 또한, 균형감각과 운동성이 약 2배 이상 향상된 것을 확인했다.

2주간 매일 반복해서 자극을 받은 파킨슨 쥐는 자극을 중단한 24시간 후에도 회복된 운동 능력이 약 35퍼센트 유지되었다.

나노-자기유전학 기반 DBS는 치료 효과가 지속됨을 확인한 것이다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters, IF 12.262)'에 1월 10일(한국시간) 게재됐다.

박현석 기자 [e-mail]