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‘치매‧파킨슨병’ 조기 진단 & 신약 개발 초석 마련
‘치매‧파킨슨병’ 조기 진단 & 신약 개발 초석 마련
가천대 길병원, 세계 최초 11.74T MRI 이용 발생 기전 확인
  • 정별 기자
  • 승인 2024.06.13 09:18
  • 댓글 0
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치매‧파킨슨병 같은 신경 퇴행성 뇌 질환은 아직 발생 기전을 명확하게 밝히지 못했고, 완치법도 없습니다. 두 가지 질환은 초고령화 사회를 앞두고 있는 우리나라 뿐만 아니라 노인 인구가 급증하는 지구촌의 세계 각국이 풀어야 할 공통 숙제이기도 합니다.   
 
최근 국내 의료기관과 연구진이 신경 퇴행성 뇌 질환의 발병 기전을 밝히는데 한 걸음 바짝 다가가며, 치매‧파킨슨병 극복을 위한 진전된 패러다임을 제시했습니다.
 
가천대 길병원과 가천대 뇌과학연구원이 지난 8년간 극초고자장으로 분류되는 11.74T(Tesla) 자기공명영상(MRI)을 개발하고, 세계 최초로 살아 있는 원숭이의 뇌 영상을 획득하는 데 성공한 것입니다.

특히 치매 원인 물질을 뇌에서 직접 확인할 수 있는 수준까지 도달해서 병의 조기 진단과 치료제 개발에 속도가 날 것으로 전망됩니다. 이번 11.74T MRI 연구 성과와 의미에 대해서 자세히 살펴보겠습니다. 

▶뇌 해상도 0.5㎜→0.125㎜까지 촬영 성공

가천대 길병원과 가천대 뇌과학연구원 연구진은 국가영장류센터와 협력해 지난 1월 15일 11.74T MRI를 이용, 살아있는(인비보‧in-vivo) 영장류(원숭이) 뇌 영상을 촬영하고 영상 획득에 성공했습니다. 

연구진들은 마카크 원숭이(Cynomolgus macaque)를 대상으로 0.125㎜ 픽셀 해상도의 3차원 영상까지 획득했습니다. 픽셀 단위가 작을수록 해상도가 높아집니다. 

획득한 영상에선 신경세포체가 많이 모여 있는 회백질과 유수신경섬유가 많이 존재하는 백질의 대조도가 3T 및 7T MRI 영상에 비해 크게 높아진 것을 확인했습니다. 이는 기존 MRI에서 확인할 수 없었던 세포 신호를 더욱 민감하게 감지했다는 뜻입니다.

특히 주목할만한 이번 뇌 영상 획득의 의미는 치매 원인 물질을 직접 확인할 수 있는 수준에 도달했다는 점입니다. 치매‧파킨슨병 등의 원인 물질로 밝혀진 △베타 아밀로이드 △타우 △루이소체 등 독성 단백질들은 그 크기가 0.05㎜(50㎛) 이하입니다.

11.74T MRI를 이용해 해상도를 0.125mm까지 높인 영상에서는 기존 MRI 영상에서 확인하기 어렵던 세포핵(화살표) 더욱 선명하게 확인 가능하다.

이와 관련 7T MRI가 뇌질환 병변 정보를 판단하는 정확도를 큰 폭으로 끌어올렸지만 0.05㎜에 불과한 독성 단백질을 영상으로 확인할 순 없어서 독성 물질에 따른 주변의 세포 사멸 등을 간접적으로 확인하는 데 그쳐야 했습니다. 

하지만 가천대 연구진들은 여기서 더 나아가 11.74T를 이용해서 0.125㎜ 영상 획득에 성공했고, 향후 0.05㎜ 영상 획득을 목표로 연구를 진행 중입니다.
  
연구 책임자인 정준영 교수는 “정부 지원과 국내‧외 전문 연구진들과의 융‧복합 공동 연구를 통해 뇌 질환 원인 물질인 베타 아밀로이드, 타우, 루이소체 등을 직접 확인했다”며 “인류의 숙원인 치매, 파킨슨병 등 신경 퇴행성 뇌 질환의 조기 진단과 신약 개발에 획기적인 전환점이 마련되도록 할 것”이라고 연구 의미를 설명했습니다. 

▶세계 최초 ‘동시 다채널-다핵종’ 원천 기술 적용

연구진들이 개발한 11.74T MRI는 세계 최초로 ‘동시 다채널-다핵종’ 기능을 포함한 것도 큰 특징입니다.

MRI 시스템에서 여러 채널 코일을 통해 다양한 핵종들을 순차적으로 촬영하지 않고, 동시에 다양한 핵종 영상을 획득하는 기능입니다.

이를 통해 수소(1H) 원자와 △불소(19F) △나트륨(23Na) △인(31P) △칼륨(39K) 등 여러 원자들의 공명까지 포함한 다핵종 영상들을 동시에 얻을 수 있습니다. 

이 같은 기능은 핵종 각각의 농도를 측정했을 때 간과하기 쉬운 동적 상호작용이나 조절 메커니즘에 대한 정보를 제공합니다. 

때문에 생체 조직 내에서 실시간으로 일어나는 유기체들의 항상성이나 신호의 이동 경로 등에 대한 전체적‧통합적인 정보를 제공합니다. 

인체의 생리‧병리‧대사 활동에 대한 기초 연구 활성화는 물론 △약물 개발 △치료 반응 평가 △새로운 치료 기술 개발에도 활용할 수 있습니다. 

가천대 길병원 김우경 병원장은 “우리 연구진들이 11.74T MRI 개발에 성공한 것에 무한한 자부심을 느낀다”며 “고해상도 뇌 영상 이미지를 통해 뇌 질환의 진단과 치료를 한차원 발전시키도록 노력하겠다”고 강조했습니다. 

▶가천대 뇌과학연구원 설립 후 20년 성과

가천대 길병원은 2014년 뇌 질환 진단기술 플랫폼 구축을 목표로 보건복지부 연구중심병원 육성 R&D 사업기관으로 선정된 바 있습니다. 

가천대 길병원은 자체 연구비와 복지부‧보건산업진흥원의 지원 등을 바탕으로 지난 8년간 11.74T MRI 개발에 매진했습니다.

연구진들의 이번 성과는 세계 선도 11.74T MRI 바이오이미징 연구플랫폼으로서 대한민국의 MRI 분야 연구 기반이 세계적 수준에 도달했음을 의미합니다. 

가천대 길병원과 가천대 뇌과학연구원이 11.74T MRI를 활용하게 됨으로써 혁신적 수준의 신호감도와 ‘동시 다채널-다핵종’  원천기술을 이용한 새로운 바이오이미징 기술을 제공할 수 있게 됐습니다.

아울러 △미국 △프랑스 △영국 등 국제 공동연구 네크워크를 구축하고, 이들 기관과 함께 세계적인 연구 과제를 수행해 나갈 계획입니다. 

가천대학교 이길여 총장은 “인류 미지의 영역인 뇌의 비밀을 밝히는 꿈에 다가선 이번 성과가 감격스럽다”며 “앞으로도 연구를 지속해 세계 뇌과학 분야를 선도하는 명실상부한 허브기관으로 자리매김 하겠다”고 밝혔습니다. 


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