기초과학연구원 연구단 ‘자기장’이용 무선으로 파킨슨병 치료법 개발
균형감각과 운동성 약 2배 이상 향상.. 반복 치료 시 효과 지속

전 세계 천만 명 파킨슨병 환자들에게 희소식이 생겼다. 국내 한 연구진들이 수술대신 자기장을 활용해 무선으로 뇌 신경세포를 활성화해 파킨슨병 증상을 완화할 수 있는 새로운 치료법을 찾아냈다고 밝혔다.

기초과학연구원(IBS) 나노의학 연구단과 연구진들은 자기장을 이용해 뇌 심부의 신경세포를 활성화 해 파킨슨병의 효과적인 치료가 가능한 ‘나노-자기유전학 기반 뇌심부자극술(Magneto-mechanical-genetic-driven Deep Brain Stimulation)을 개발했다.

현재 고령화 사회가 지속되며 노화로 인한 퇴행성 질병이 급격히 증가 되고있다. 특히 파킨슨병은 퇴행성 뇌 질환의 일종으로, 운동 조절에 중요한 역할을 하는 도파민 신경세포가 사멸되며 몸의 떨림과 경직, 자세 불안정 등 운동 장애 증상이 나타난다. 특히 중증 파킨슨병 환자의 경우 외과적 수술인 뇌심부자극술(DBS)을 시도한다. DBS는 뇌 심부에 전극을 심고 뇌에 전기 자극을 직접 주는 방식으로 신경세포간의 신호를 조절하여 파킨슨병의 증상을 완화 할 수 있다. 그러나 외과적인 수술을 통해 두개골을 뚫고 뇌에 깊숙이 전극을 삽입시켜야 하기에 뇌출혈 및 뇌조직 손상을 피하긴 어려웠다. 또한 전기자극이 가해지는 동안에만 효과가 유지된다는 단점이 있었다.

연구팀은 이런 한개를 극복하고자 이전에 개발한 나노-자기유전학 기술을 DBS에 적용하는 방법을 고안했다. 나노-자기유전학은 자기장을 이용해 뇌의 특정 신경세포를 무선으로 활성화해 뇌 기능을 제어하는 기술이다.

치료방법은 뇌 심부에 자성을 띠는 나노크기의 입자를 주입한다. 이 자성 나노입자는 특정 자기장에 감응햐 약 2pN(피코뉴턴)크기의 힘을 발생한다. 피코뉴턴은 1뉴턴의 1조분의 1에 하당하는 힘을 의미한다. 자기유전학장치를 이용해 자기장 자극을 주면 나노입자가 특정 신경세포에 붙어서 신경세포의 활성화를 유도하게 된다. 장치를 이용해 자기장 자극을 주게되면 뇌 심부까지 침습적으로 자극이 전달되는것으로 알려졌다.

실제 운동 장애를 가진 파킨슨 쥐에게 이 기술을 적용해 추적관찰해본 결과 뇌 특정 영역인 시상하핵신경세포가 10배이상 활성화 되었다. 또한 균형 감강과 운동성이 약 2배 이상 향상되어 정상에 가까운 운동 능력을 보여준것으로 확인했다. 2주간 매일 반복해서 자극을 받은 쥐는 자극을 중단한 24시간 후에도 회복된 운동능력이 약 35%유지되었다. 이는 전기자극을 받는동안만 치료효과가 있던 기존 치료방식과 다르게 치료 효과가 지속됨을 확인한것이다.

연구단장은 “나노-자기유전학을 활용하면 기존 DBS방식보다 비침습적이고 정밀하게 신경세포를 자극하여 파킨슨병 증상을 완화하는 치료가 가능함을 보여주었다”라며 “파킨슨병뿐 아니라 뇌전증, 알츠하이머병등 다양한 신경 질환 연구 및 치료에 활용된 것으로 기대한다” 라고 전했다.