수술없이 저강도 초음파로 뇌질환 치료 가능해질까

↑ 별아교세포를 통한 저강도 초음파의 신경조절 메커니즘. 초음파 자극에 의해 TRPA1 채널이 활성화 되면서 신경 조절 기전이 시작된다. [자료 제공 = 기초과학연구원]

국내 연구진이 수술 없이 초음파만으로 뇌질환 증상을 개선할 수 있는 방법을 찾았다. 위험 부담이 낮아 향후 치매나 파킨슨병, 우울증, 뇌전증 같은 뇌질환 치료에 널리 활용 가능할 것으로 기대된다.
이창준 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단장 연구진은 한국과학기술연구원(KIST), 경희대 동서의학대학원고 공동으로 뇌에 전극을 이식하는 수술 없이 저강도 초음파를 이용해 뇌신경세포를 조절할 수 있는 메커니즘을 규명했다고 국제학술지 '커런트 바이올로지' 4일자 온라인판에 발표했다. 연구진은 저강도 초음파 뇌 자극술로 쥐의 꼬리 운동능력을 개선하는 데도 성공했다.
외부 자극으로 특정 뇌 활동을 활성화하거나 억제하는 기존의 뇌심부자극술은 도파민 분비가 멈춰 발생하는 파킨슨병 등의 치료 방법으로 주목을 받고 있지만 금속 전극을 뇌 깊숙이 삽입하는 수술이 필요하다는 한계가 있었다. 이런 가운데 최근 들어 수술이 필요 없고 안전한 초음파 뇌자극술이 주목받게 됐지만 그동안은 초음파에 의한 신경세포 조절 메커니즘은 명확히 규명되지 않았다.
연구진은 초음파에 의한 신경세포 조절이 별아교세포의 기계수용칼슘채널인 'TRPA1'에서 시작된다는 것을 발견하고, 비침습적 방식인 초음파 뇌자극술의 작동 메커니즘을 규명했다. 별아교세포는 뇌에서 가장 많은 수를 차지하는 별 모양의 비신경세포로, 신경 조직을 지지하는 신경 아교를 이루는 세포 중 하나다. 연구진에 따르면 초음파로 TRPA1이 활성화 되면 별아교세포로부터 흥분성 신경전달물질인 '글루타메이트'가 분비돼 신경세포의 활성이 유도되는 것으로 나타났다.
연구진은 TRPA1이 있는 쥐와 TRPA1이 없는 쥐를 각각 준비한 뒤 저강도 초음파에 의한 신경세포 발화 정도를 관찰했다. TRPA1가 있는 쥐에서는 저강도 초음파에 의해 신경세포 발화가 증가한 반면, TRPA1가 없는 쥐에서는 신경세포 발화가 거의 관찰되지 않았다. 별아교세포의 TRPA1이 저강도 초음파 센서 역할을 해 신경세포 발화가 일어나는 것을 분자 수준에서 증명한 것이다.
이 단장은 "저강도 초음파는 고강도 초음파와 달리 열이 발생하지 않아 치료 과정에서 열에 의한 조직 손상을 최소화 할 수 있다는 장점도 있어 각종 뇌질환 연구에 적용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 오수진 KIST 선임연구원은 "이번 연구는 저강도 초음파에 의한 신경세포 조절 메커니즘을 분자 수준에서 개체 수준에 이르기까지 전반적으로 규명했다는데 의의가 있다"고 설명했다.
[송경은 기자]