수술없는 전기자극으로 파킨슨병 치료한다

POSTECH 김원종 교수팀, 새로운 치료기술 개발 초음파 쏘면 전기만드는 나노입자로 실험쥐 치료

실험쥐. 생명공학연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 포항공과대(POSTECH) 화학과 김원종 교수팀이 수술없이도 뇌의 깊숙한 부위를 전기로 자극해 파킨슨병을 치료하는 기술을 개발했다. 압전 나노입자를 혈관으로 뇌에 보낸뒤 초음파로 쏘면 전기자극이 일어나는 방식이다. 연구진은 실제 파킨슨병에 걸린 쥐에 실험해 치매 증상이 완화된 결과를 얻어냈다.

김원종 교수는 15일 "압전나노입자를 이용한 전기자극 방식은 퇴행성 뇌 질환을 포함한 다양한 신경 장애 치료에 새로운 패러다임을 제시한 것"이라고 말했다.

뇌 질환을 치료하는 여러 방법 중 전기적 자극을 통해 신경세포간 신호를 직접적으로 활성화하는 '뇌심부자극술'이 주목받고 있다.

전기 자극을 주기위해서는 수술을 통해 뇌 깊숙이 전극을 삽입해야 한다. 이때 반복적인 수술과 고비용을 감수하더라도 뇌출혈이나 발작·염증반응 등의 부작용 가능성이 있어 임상에 적용하기란 쉽지 않다.

연구진은 혈관을 타고 뇌로 들어가 초음파로 전기를 만들어낼 수 있는 나노의약 소재를 개발했다. 이 소재는 초음파 자극에 의해 전기를 만들어내면서도 독성이 없어 인체에 들어가도 무해하다.

압전나노입자를 생체적합성이 높은 고분자 소재와 생체 내 존재하는 성분을 이용해 만들었다. 이 입자는 혈관을 타고 이동하다가 초음파를 쏘면 일산화탄소를 방출해 뇌-혈관 장벽을 넘어 뇌로 들어갈 수 있다. 즉 원하는 부위에 선택적으로 치료제를 전달할 수 있게 만든 것이다.

연구진이 파킨슨병을 가진 쥐에 이 방식을 실험했다. 압전나노입자가 뇌에 모이게 한뒤 초음파를 쏴 전기자극을 주자 쥐 뇌에 있는 신경세포에서 도파민이 방출됐다. 이 나노입자는 실험쥐의 몸안에서 독성을 일으키지 않았으며, 질병 증상을 개선시켰다.

즉 생쥐가 정상에 가까운 행동을 보인 것이다.

김 교수는 "이 실험으로 압전나노입자가 비침습적으로 뇌 깊은 조직을 자극하는 데 이용될 수 있음을 보여준다"고 설명했다.

연구진은 이번 연구결과를 바이오메디컬분야 권위지 '네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)'에 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자