한림대춘천성심병원 연구팀 ‘감마 주파수 자극법’ 특허 등록
약의 부작용을 걱정할 필요 없이 치매를 치료할 수 있는 가능성이 생겼다. 사진은 본문과 직접적 관련이 없음. 사진=게티이미지뱅크
국내 연구팀이 소리와 빛을 활용한 알츠하이머병 치료법의 가능성을 입증해 관련 기술을 특허 등록했다.
알츠하이머병은 치매를 유발하는 가장 흔한 퇴행성 뇌 질환으로, 기억력과 인지 기능이 점점 떨어지는 것이 특징이다. 뇌 속에 '아밀로이드 베타'라는 독성 단백질이 쌓여 신경세포가 손상되는 것이 주요 원인으로 꼽힌다.
현재 알츠하이머병 치료는 약물을 사용하는 방법이 주를 이룬다. 뇌에 쌓인 아밀로이드 베타를 표적으로 삼아 제거하는 항체 치료제나, 인지 기능이 더 떨어지는 것을 막는 완화 약물이 대표적이다.
그러나 이탈리아 IRCCS 연구소의 최근 연구에 따르면 아밀로이드 베타를 겨냥한 약물이 임상적으로 유의미한 효과를 보인다는 것을 충분히 입증하지 못하는 상황이다. 이들 약물이 뇌 부종이나 뇌출혈 등 심각한 부작용을 일으킬 가능성이 있다는 것도 한계로 꼽힌다. 치매 약물은 그 특성상 장기 투여를 해야하는데, 이같은 위험이 부담으로 작용하는 것.
이와 관련해 손종희 한림대춘천성심병원 신경과 교수 연구팀은 소리와 빛을 활용해 알츠하이머병 환자들의 뇌·인지 기능을 개선할 수 있음을 입증했다. 연구팀이 주목한 것은 뇌파의 일종인 감마파 중에서도 40Hz 주파수다.
감마파는 극도로 긴장하거나 흥분했을 때 나오는, 진동수가 높은 뇌파다. 뇌세포들의 동기화 정도를 높여 정보 처리 능력을 극대화하며, 창의적 사고나 통찰력을 발휘하게 만드는 것으로 알려져 있다. 특히 40Hz 주파수의 감마파는 인지 기능이나 기억력과 관련이 있어 알츠하이머병 치료의 대안으로 주목받는 상황이다.
연구팀은 빛과 소리를 통해 해당 주파수를 외부에서 자극하면 약물을 투여하지 않고도 뇌 기능을 개선할 수 있다고 판단했다. 이를 검증하기 위해 연구팀은 알츠하이머병 유전자를 가진 실험용 쥐에게 소음이 차단된 환경에서 40Hz 주파수 소리와 빛 자극을 제공했다.
하루에 2시간, 총 14일간 자극을 제공한 뒤 쥐들의 공간 기억력을 평가했더니 자극을 제공한 그룹(치료군)의 정답률은 71.46%로, 치료를 받지 않은 대조군의 정답률(43.17%)을 크게 앞질렀다.
치료 효과는 신체적 변화로도 나타났다. 치료군은 기억을 담당하는 뇌 부위인 '해마'에서 아밀로이드 베타 수치가 대조군의 3분의 1 수준으로 줄었다. 반대로 기억 형성에 중요한 역할을 하는 신경전달물질 '아세틸콜린' 농도는 대조군보다 치료군에서 유의미한 수준으로 증가했다. 감파 주파수 자극 치료가 뇌 안에 독성 단백질이 쌓이는 것은 막고 신경전달 체계를 회복하는 데 긍정적으로 작용했다는 의미다.
연구팀에 따르면 뇌세포의 생존과 사멸을 조절하는 단백질들이 뇌 안에서 균형을 이루며 작동하는데, 40Hz 소리와 빛 자극은 이 균형을 세포를 보호하는 방향으로 변화시킨다. 결과적으로 뇌세포 손상을 완화하고 치매의 근본 병리를 변화시키는 결과로 이어지는 것이다.
손종희 교수는 "40Hz 감마 주파수의 자극이 뇌 신경계를 활성화해 알츠하이머병 치료 효과를 낸다는 사실을 과학적으로 규명했다"며 "이 기술은 환자가 일상에서 부작용 없이 치매를 관리할 수 있는 시스템 개발에 사용될 것"이라고 말했다.
연구팀은 지난달 해당 치료과정의 관련 기술에 대한 특허 등록을 마쳤으며, 이를 활용해 향후 디지털 치료제나 가정용 치료기기 등의 개발을 이어갈 계획이다.