IBS, 자기장으로 뇌기능 원격·정밀제어 나노기술 개발

기사입력 : 2021년01월29일 01:00

최종수정 : 2021년01월29일 01:00

[대전=뉴스핌] 김태진 기자 = 국내 연구진이 자기장으로 뇌 기능을 원격·정밀 제어하는 나노기술을 개발했다.

기초과학연구원(IBS)은 나노의학 연구단 천진우 단장(연세대 교수)과 이재현 연구위원(연세대 고등과학원 교수) 연구팀이 자기장을 이용해 뇌의 운동신경을 무선 및 원격으로 정밀 제어하는 '나노 자기유전학(nano-magneto-genetics) 기술'을 개발했다고 29일 밝혔다.

연구진은 자기장에 감응해 토크 힘(5 pN)을 발생하는 '나노나침반'을 개발했다.

나노나침반과 토크 힘 발생 장치[사진=IBS] 2021.01.28 memory4444444@newspim.com

나노나침반의 토크 힘은 뇌세포의 피에조-1 (Piezo-1) 이온 채널을 개방해 뇌신경 신호 전달이 가능하다.

살아있는 동물(쥐)의 경우 나노나침반을 우뇌의 운동신경 부위에 주입한 후 자기장을 가했을 때 칼슘 이온이 세포 내로 유입돼 원하는 부위의 운동능력을 촉진했다.

이로 인해 쥐의 왼발 운동신경이 활성화돼 반시계 방향으로 운동하며 운동능력이 약 5배 향상했다.

나노나침반이 자기수용체로 작용해 뇌세포의 활성 제어가 가능함이 살아 움직이는 동물에서 증명된 것이다.

힘에 반응하는 이온 채널을 유전자 전달을 통해 세포에 생성한 후 나노나침반과 자기장을 이용해 세포의 활성을 조절[사진=IBS] 2021.01.28 memory4444444@newspim.com

연구진이 개발한 자기유전학 장치는 MRI 장비와 같은 크기(중심지름 70 cm)에서도 구동이 가능하며 사람의 뇌나 전신에 25mT(밀리 테슬라)의 자기장을 전달할 수 있다.

자기장은 침투력이 높기 때문에 파킨슨병, 암과 같은 난치병 치료에 활용될 것으로 기대된다.

천진우 단장은 "나노 자기유전학은 원하는 세포를 유전공학으로 선택해 무선(wireless)·원격(remote)으로 뇌 활성을 제어하는 연구 플랫폼이 될 것"이라며 "뇌의 작동 원리 규명과 질환 치료 등 뇌과학의 새로운 지평을 열 것으로 기대한다"고 말했다.

기초과학연구원 나노의학연구단 천진우 단장[사진=IBS] 2021.01.28 memory4444444@newspim.com

이번 연구결과는 국제학술지 '네이처 머티리얼스(Nature Materials)'에 29일 새벽 1시(한국 시간) 게재됐다.

memory4444444@newspim.com

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