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기초과학연구원, 광유전학 치료 전략 제시…"운동 기능 회복 확인"
[IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]
(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 국내 연구진이 뇌 속 비신경세포(별세포)의 칼슘 신호를 조절해 뇌졸중을 치료할 수 있는 전략을 제시했다.
기초과학연구원(IBS) 인지·사회성연구단 이창준 단장팀은 광주과학기술원(GIST) 김형일 교수팀, 한국과학기술원(KAIST) 허원도 교수팀과 공동으로 광유전학 기술을 활용해 뇌졸중으로 인한 운동 기능 저하를 회복할 수 있음을 확인했다고 13일 밝혔다.
뇌졸중은 뇌혈관이 막히거나 터져 혈액을 공급받지 못해 뇌 부위가 손상되는 질환이다.
손상 부위에 따라 운동·언어·의식 장애 등 다양한 후유증이 남는다.
신경 재활 치료를 위해 신경세포를 강한 자기장 등으로 직접 자극하는 방식이 주로 사용되는데, 선택하지 않은 부위까지 자극하는 데다 치료 효과의 개인차도 크다는 한계가 있다.
[IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]
연구팀은 뇌에서 가장 많은 수를 차지하는 별 모양의 비신경세포인 별세포에 주목했다.
IBS 연구팀은 2015년 KAIST와 공동으로 개발한 광유전학 도구인 '옵토스팀원'을 이용, 별세포의 칼슘 신호를 조절해 신경세포를 활성화하는 데 성공했다.
별세포의 칼슘신호가 증가하면, 신경세포의 흥분성을 높이는 ATP(세포 에너지)와 시냅스 가소성을 증진하는 'D-세린'이 분비된다. 시냅스 가소성은 신경세포 간 정보전달이 이뤄지는 시냅스 연결이 강화·재구성되는 능력으로, 손상된 신경회로를 회복하는 데 필수적이다. 연구팀이 개발한 기술을 이용하면 특정 파장의 빛을 이용해 칼슘 이온만을 선택적으로 유입시킬 수 있어 안정적인 칼슘 신호 조절이 가능하다.
연구팀은 뇌졸중을 유발한 생쥐의 감각-두정피질 영역 별세포에 옵토스팀원을 발현, 빛을 쪼여 칼슘 신호를 활성화했다.
감각-두정피질 영역은 운동기능과 밀접하게 관련돼 뇌졸중 후 손상된 신경 기능을 보완하는 역할을 한다.
실험 결과, 옵토스팀원으로 치료한 생쥐 그룹은 앞발을 사용하는 정교한 운동 기능이 향상된 것으로 나타났다.
한쪽 앞발만 사용해 투명 장치 틈 너머 먹이를 잡아내는 실험에서 치료하지 않은 뇌졸중 생쥐 대비 1.5배 이상의 성공률을 보였다.
개방 공간에서의 이동성, 이동 거리, 속도가 증가하는 등 전반적으로 운동 능력이 향상됐으며, 하루 1시간씩 2주 동안 저강도의 빛 자극만으로도 운동 능력이 회복됐다.
[IBS 제공. 재판매 및 DB 금지]
이창준 단장은 "별세포를 표적 하는, 보다 정밀하고 안전한 뇌졸중 치료 전략을 제시했다"며 "뇌졸중뿐만 아니라 알츠하이머 등 다양한 신경계 질환 치료에 응용할 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스' (Science Advances) 지난달 31일 자에 실렸다.
jyoung@yna.co.kr
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