2020-05-28(목)  편집 00:52  
로그인 | 회원가입 | 시작페이지로 | 즐겨찾기추가
         
  
치매 진단·치료 쉬워진다…의료기기 기술 등장
[기사입력 2020-04-01 13:21]

노인 인구의 증가로 치매 환자도 늘고 있는 가운데 진단과 치료를 해결할 수 있는 의료기기 기술도 잇따라 등장하고 있다.

1일 업계에 따르면 국내 연구진들은 혈액 한 방울로 알츠하이머성 치매의 발병 여부를 알아볼 수 있는 진단 키트와 알츠하이머병의 주요 원인으로 알려진 '베타-아밀로이드 단백질'을 제거하는 나노 흡착구조체 등을 개발하는 등 치매 정복을 위한 노력을 경주하고 있다.

◆ 혈액 한방울로 치매 진단

한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 박찬범·스티브 박 교수팀은 최근 용액 위에 떠 있는 나노입자를 표면 압력을 조절해 원하는 배열로 단층 제작하는 기법인 '랭뮤어 블로젯 기술'을 이용해 고밀도로 탄소나노튜브를 정렬해 정확도 88%의 알츠아이머 진단 센서를 개발했다.

알츠하이머병은 양전자 단층촬영(PET)이나 자기공명영상진단(MRI) 장비를 사용해 진단하지만 가격이 비싸 저렴하면서도 정확한 진단 기술의 필요성이 제기된다.

탄소나노튜브는 지름이 나노미터(㎚·10억분의 1m) 수준인 원기둥 모양의 탄소 소재로 무작위로 방향성을 가질 때보다 정렬할 때 저항을 최소한으로 줄임으로써 분석물 측정의 민감성을 높일 수 있다.

실제 개발된 센서는 기존 탄소나노튜브 기반 바이오센서 대비 100배 이상의 민감도를 보였다. 

이 센서는 알츠하이머병의 대표적인 바이오마커(질병의 진행 정도를 진단하는 생물학적 지표)인 '베타-아밀로이드 42'·'베타-아밀로이드 40'·'총-타우 단백질'·'과인산화된 타우 단백질' 등 4가지 종류의 농도를 동시에 측정할 수 있다.

개발된 센서를 이용해 실제 알츠하이머 환자와 정상인의 혈액 샘플을 비교해 4종의 바이오마커 농도를 측정한 결과 민감도는 90%, 정확도는 88.6%를 보였다.

경상대 김명옥 교수팀은 혈액 한 방울로 알츠하이머성 치매의 발병 여부를 알아볼 수 있는 진단 키트를 개발했다.

연구진에 따르면 PET(양전자 방출 단층촬영)이나 인지 능력 검사 등을 통해 발병 여부를 진단하는 방법으로는 병이 어느 정도 진행돼 증상이 나타난 뒤에야 진단할 수 있어 조기 치료가 어렵다는 한계가 있었다.

이에 연구진은 증상이 나타나기 전 치매를 진단할 수 있는 키트를 제작했다. 이 키트는 한 방울 정도의 혈액 속에 들어있는 생체지표(바이오 마커)를 잡아낸다. 환자의 혈액 속에 치매 바이오마커가 많으면, 키트 속 물질과 결합해 색을 낸다.

혈액뿐 아니라 땀과 침 등 분비물로도 진단이 가능할 거라는 게 연구진의 설명이다.

연구진은 앞서 알츠하이머성 치매를 앓는 쥐에서 유독 많이 발견돼 치매 바이오마커로 쓸 수 있는 생체 물질 21종을 선별했다.

여기에는 miRNA(마이크로RNA) 8종과 타우, 올리고머Aβ 등 기존 바이오마커도 다수 포함돼 있다. 연구진은 알츠하이머성 치매 환자에서도 이들 물질이 많이 발견되는 만큼 이들을 바이오마커로 쓸 수 있다고 보고 있다.

업계에서는 이들 연구결과가 실용화되면 간단한 혈액검사로 치매환자를 진단할 수 있게 돼 조기 치료를 통한 치매 예방과 진행억제에 큰 도움이 될 것으로 내다봤다.

◆ 치매유발 '베타아밀로이드' 흡착 제거 나노구조체 개발

한국과학기술연구원(KIST) 분자인식연구센터 이준석 박사팀은 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 박찬범 교수팀, 미국 아르곤 국립연구소와 공동 연구를 통해 알츠하이머 유발 물질로 알려진 베타-아밀로이드 단백질(β-Amyloid)을 흡착해 제거하는 나노청소기를 개발했다.

베타-아밀로이드 단백질은 알츠하이머 환자의 뇌에서 발견되는 아밀로이드 플라크의 주성분으로, 36∼43개의 아미노산 펩타이드다. 베타-아밀로이드 단백질은 뇌 속에서 응집되는 특성이 있으며, 과도하게 응집되면 신경세포를 사멸시키고 시냅스를 파괴해 알츠하이머 진행을 가속시키는 것으로 알려져 있다.

연구진은 베타아밀로이드 단백질 생성 또는 응집을 막는 기존 방식 대신 이미 생성돼 있는 베타-아밀로이드 단백질을 흡착해 제거하는 새로운 접근법으로 독성물질의 생성을 예방하는 전략에 주목했다고 KIST는 설명했다.

이를 위해 거대한 구멍을 갖는 나노입자를 디자인해 넓은 표면적을 갖는 나노 구조체를 제작했다.

이어 이 구조체에 보통 항체보다 크기는 작으면서 베타-아밀로이드 단백질에 대한 선택성이 높은 미니항체(scFv)를 부착, 베타-아밀로이드 단백질 흡착 효율을 높였다.

연구진은 이 나노 흡착구조체가 베타-아밀로이드 단백질의 비정상적 응집을 80% 이상 차단해 신경독성을 완화했으며, 동물실험에서도 효과가 입증돼 미래 항-아밀로이드성 억제제로서의 가능성을 보였다고 설명했다.

이준석 박사는 나노청소기를 이용해 신경독성 물질의 응집을 저해할 수 있고 응용범위를 확장하면 체내 다양한 유해물질을 선택적으로 제거할 수 있을 것이라고 전망했다.

◆ 뇌 자극 이용 전자약으로 치매 치료 가능

가톨릭관동대학교 의료융합대학 이상식 교수팀은 뇌에 자극을 주는 전자약이 치매 치료에 효과가 있는 것으로 동물실험을 통해 검증했다.

연구팀은 지금까지 우울증 등에 사용 가능한 것으로 알려진 rTMS, tDCS와 tACS 등의 전기자극이 치매 효과가 있을 수도 있다는 가정하에 다양한 전자약을 동물 모델 실험에 적용했다.

연구팀은 의학, 임상병리학, 의생명학, 공학으로 이뤄진 다학제 융합팀으로 구성됐다.

의학팀은 임상시험센터를 통해 IRB 승인과 기초실험 방법, 향후 임상 방향을 제시했고 임상병리학팀은 인지기능 실험과 혈액 검사를 통한 분석, 의생명학팀은 브레인 샘플링 등을 진행했으며 공학팀에서는 연구총괄, 전자약 개발과 선정, 전·임상 실험과 분석 등을 수행했다.

연구는 가톨릭관동대 임상허가위원회(IRB) 승인을 통해 SD(Sprague-Dawley) 계열 Rat 모델군으로 정상 쥐의 대조군과 STZ(Streptozotocin)을 이용한 치매유도 비교대조군, 치매유도 동물실험군의 전자약 처방을 한 실험군을 이용, 인지·기억에 관한 실험과 독성실험 등으로 진행됐다.

분석에 사용한 브레인 샘플링은 신경해부학적으로 분석했으며 비교 분석 한 사진은 약 1000장의 데이터로 이뤄졌다.

연구팀은 뇌에서 인지기능을 담당하는 해마의 CA1~CA3, DG 부분을 광학현미경과 컴퓨터 프로그램으로 해마에서 해당하는 각 부분을 촬영했다.

분석 결과 뇌에 주는 전기약이 전기자극 치료로 해마에 긍정적인 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.

이 교수는 "향후 뇌자극 방식의 전자약이 치매에 효과가 있다는 것을 정량적으로 분석할 수 있는 영상처리 기법 적용, 추가 동물실험과 임상을 통해 보완 연구할 계획"이라고 말했다.

 


강찬우기자  ehealth@e-healthnews.com
<Copyrights ⓒ e헬스통신, 무단전재 및 재배포 금지>

 
 
독자의견 보기
No 내용 글쓴이 작성일
등록된 독자의견이 없습니다.
독자의견 쓰기
작성자 이메일
제  목
내  용
비밀번호

 
많이 본 기사 더보기
화제기사 더보기
뉴스뒷담화더보기
수술실 CCTV, 법적 근거 마련必
20대 국회와 실손보험 간소화
원격의료는 한시적 조치
아직 끝나지 않은 코로나19
주체 무시한 채 강행하는 원격의료

 
 

(주)이헬스통신 서울특별시 금천구 가산디지털2로 136 승일벤처타워 405호
경기도 안양시 동안구 시민대로 327번길 55, 105-1503 등록번호 : 경기 아 51416
등록연월일 : 2015.10.05 발행인 : 황동원 / 편집인 : 강찬우 / 청소년보호책임자 : 이현주
TEL : 02) 856 - 7051~3 / FAX : 02) 856 - 7057 / E-mail : webmaster@e-healthnews.com
Copyright(c) 2005 E-Health.INC., All Right Reserved.