전기자극 위한 전극 삽입 없이 뇌질환 치료 가능성 열려
초음파로 뇌질환을 치료할 수 있는 가능성이 열렸다. 뇌에 금속 전극을 삽입하지 않고도 치매, 파킨슨병, 우울증, 만성통증, 뇌전증 등 다양한 뇌질환을 치료할 수 있을 것으로 기대된다.
4일 기초과학연구원(IBS)은 인지 및 사회성 연구단 인지 교세포과학 그룹 이창준 단장 연구팀이 한국과학기술연구원(KIST), 경희대 동서의학대학원과 함께 저강도 초음파에 의한 신경세포 조절 메커니즘을 규명했다고 밝혔다.
뇌심부자극술은 우울증, 파킨슨병 등 뇌질환 치료를 위해 활용되는 시술이다. 금속 전극을 뇌 깊숙이 삽입해 전기자극을 줌으로써 뇌 활동을 자극하거나 방해하는 원리다.
최근에는 뇌에 전극을 직접 삽입하는 부담을 덜기 위해 ‘초음파 뇌자극술’이 주목받고 있다. 하지만 초음파를 이용한 신경세포 조절 메커니즘은 명확히 규명되지 않았다.
연구진은 초음파에 의한 신경세포 조절이 ‘별세포(astrocyte)’의 기계수용칼슘채널인 ‘TRPA1’에서 시작됨을 확인하고, 비침습적 방식인 초음파 뇌자극술의 작동 메커니즘을 규명했다. 별세포는 별 모양의 비신경세포로 뇌에서 가장 많은 수를 차지한다.
연구진은 저강도 초음파에 의해 별세포의 TRPA1이 활성화되면, 별세포로부터 흥분성 신경전달물질인 글루타메이트가 분비돼 신경세포의 활성이 유도된다는 것을 확인했다. 저강도 초음파는 고강도 초음파와 달리 열이 발생하지 않아 치료 과정에서 조직 손상도 최소화 할 수 있다.
연구진은 실험을 통해 쥐의 꼬리 운동 능력이 개선되는 것을 확인했다. 쥐의 꼬리 움직임을 유도하는 뇌 부분을 저강도 초음파로 자극한 결과 TRPA1이 있는 쥐는 꼬리 움직임이 활발한 반면, TRPA1이 없는 쥐는 꼬리 움직임이 감소했음을 확인했다.
이창준 단장은 “초음파의 센서 역할을 하는 유전자를 각종 뇌질환 치료에 적용하는 연구와 더불어 초음파유전학으로 발전시키는 후속 연구를 할 계획”이라고 말했다.
이번 연구성과는 생물학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지(Current Biology)’ 4일자 온라인판에 게시됐다.
