국내 연구진이 세포크기 동물 행동과 감정을 조절할 수 있는 마이크로 광 전자장치(소자)를 제조해 알츠하이머·간질 등 뇌와 신경 관련 난치병을 치료하는 획기적 방법을 제시했다. ··

성균관대는 김태일 화학공학과 교수와 미국 일리노이대 존 로저스 교수, 워싱턴대 마이클 브루카스 교수 등과 공동 연구한 논문이 ‘사이언스’ 온라인판(4월 11일)에 실렸다고 12일 밝혔다.

▲ 김태일 성균관대학교 교수

동물의 뇌에는 셀 수 없는 신경들이 모여 있으며, 이러한 신경들을 통하여 각기 연결된  체내의 모든 근육과 기관을 조절하게 된다.

‘세포 크기의 광학 소자를 이용한 광유전학 응용’이란 제목의 이 논문은 세포 크기의 광소자로 특정 신경을 조절, 뇌로부터 신호가 전달되지 않더라도 실험자가 원하는 대로 동물의 움직임을 조절할 수 있다는 내용을 담고 있다.

도파민(dopamine)은 쾌락과 행복감에 관련된 감정을 느끼게 해주는 신경전달물질 호르몬이다. 연구팀은 쥐의 도파민 분비를 담당하는 부위에 빛에 민감하게 반응토록 하는 특정 단백질을 투입했다. 그 결과,  마이크로 광소자와 온도센서, 전기생리학 센서, 광센서를 함께 주입해 뇌파, 온도의 변화를 확인했다.

▲ (위)마이크로 사이즈의 광전자소자 실제 사진. 가늘고 얇은 핀pin 모양의 구조로 만들어 원하는 뇌에 삽입이 가능하다.
(아래)광전자소자와 센서를 달고 있는 쥐의 사진.

또한, 무선으로 광학소자 등을 제어해 동물을 특정 영역에 머물게 할 수 있다는 결과를 제시했다.

김 교수는 "그동안 연구가 어려웠던 뇌와 신경의 난치병인 간질과 파킨슨병 등의 치료에 전자소자가 효과적으로 사용될 수 있음을 보여줌으로써 새로운 고부가가치의 의료기기 발전에 큰 영항 줄 것이다"며, "인체 내의 신호를 인공으로 제어하여 향후 로봇 등과 같은 첨단분야에도 폭넓게 사용될 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

글, 전은애 기자/ hspmaker@gmail.com