국내 연구진이 초음파를 이용한 뇌자극으로 치매에 도움을 줄 수 있는 새로운 치료법을 개발했다.
GIST(광주과학기술원, 총장 김기선) 의생명공학과 김태 교수와 김재관 교수 공동연구팀은 초음파를 이용한 뇌자극으로 알츠하이머병 생쥐 모델인 5xFAD에서 아밀로이드 베타 플라크를 줄이고 뇌 연결성이 개선됐음을 보고했다.
이번 연구 성과는 약물 사용없이 초음파를 이용해 알츠하이머병을 유발하는 원인 중 하나인 뇌 조직 내 아밀로이드 베타의 양을 감소시키는 데 성공했다는 점에서 임상 활용 가치를 높게 평가받고 있다.
특히 알츠하이머병 치료법 개발의 주요 난제 중 하나인 아밀로이드 베타 감소를 비약물, 비침습적으로 달성함으로써 임상 활용에 한 걸음 다가설 수 있게 되었다.
연구팀은 새로운 치료법 개발을 위해 알츠하이머병 동물 모델의 뇌에 초음파를 이용해 40 헤르츠의 감마 리듬으로 자극했다. 생쥐의 두개골 위에 초음파 발생 소자를 부착하고 자유롭게 움직일 수 있는 상태에서 하루 2시간씩 2주간 초음파 자극을 시행했으며, 그 결과 자극 군에서 뇌 내에 있는 아밀로이드 베타의 수치가 감소한 것을 확인할 수 있었다.
뿐만 아니라 연구팀은 뇌파를 측정할 수 있는 전극을 두개골 위에 고정하고 초음파 자극 전후의 뇌파 변화를 분석했다. 40 헤르츠 대역의 뇌파 증가 및 위상-주파수 결합의 증가가 관찰됐다.
김태 교수와 김재관 교수는 “이번 연구는 서로 다른 학문 분야의 두 연구팀이 융합연구를 통해 이룬 성과”라면서 “초음파를 이용해 비약물적, 비침습적으로 아밀로이드 베타를 감소시키는 방법은 비교적 안전하고 부작용의 우려가 적어 알츠하이머 환자에서 효능이 확인되면 빠른 시일 내에 임상적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.
GIST 김태 교수와 김재관 교수가 주도하고 박민철 박사과정생과 Hoang Gia Minh 석사 학생이 공동 제1저자로 수행한 이번 연구는 한국 연구재단 개인기초연구사업, 뇌과학원천기술개발사업 및 선도연구센터지원사업의 지원을 받아 수행되었으며, 신경과학 분야의 학술지 ‘Translational Neurodegeneration’(IF 8.014)에 2021년 12월 7일 온라인 게재됐다.
<논문> Park M, Hoang GM, Nguyen T, Lee E, Jung HJ, Choe Y, Lee MH, Hwang JY, Kim JG, Kim T. Effects of transcranial ultrasound stimulation pulsed at 40 Hz on Aβ plaques and brain rhythms in 5×FAD mice. Transl Neurodegener. 2021 Dec 7;10(1):48. doi: 10.1186/s40035-021-00274-x.
