자기장으로 뇌 속 알츠하이머 치매 원인 단백질 분해한다

저주파 자기장에 반응해 전하운반체를 형성하고, 베타아밀로이드 응집체를 분해하는 나노입자를 모식도로 나타냈다. KAIST 제공

치매를 일으키는 알츠하이머의 원인인 베타 아밀로이드 단백질을 자기장으로 분해하는 기술이 개발됐다. 발열을 일으키지 않아 열에 취약한 뇌를 보호할 수 있어 향후 의료 분야에 기여할 기술로 기대된다.

박찬범 KAIST 신소재공학과 교수 연구팀은 저주파 자기장 반응성 나노입자를 개발했다고 16일 밝혔다.

알츠하이머 병은 치매를 일으키는 가장 흔한 퇴행성 뇌질환으로 1907년 독일의 정신과 의사인 알로이스 알츠하이머가 최초로 보고했다. 알츠하이머 병에 걸린 환자 뇌에서는 일종의 노폐물 단백질인 베타 아밀로이드가 발견된다. 베타 아밀로이드는 신경 세포 사이에 형성돼 기억력을 포함한 인지기능을 떨어뜨린다. 뇌에 점진적으로 이런 단백질 침전물들이 축적돼 치매가 일어난다.

과학자들은 자기장으로 뇌의 단백질 침천물 제거를 시도해왔다. 하지만 베타 아밀로이드 단백질은 매우 안정적인 구조를 가진 단백질이다. 분해를 위해서는 자기장과 입자가 반응해 많은 양의 전하 운반체가 생성돼야 한다. 그러나 원자 내 전자의 회전과 궤도 운동을 방해하는 ‘스핀-오빗 상호 작용’으로 베타 아밀로이드 단백질을 분해할 만한 양의 전하 운반체가 생성되는 데 한계가 있었다.

연구팀은 자기장에 반응하는 입자를 반도체와 배터리 분야에 주로 쓰이는 ‘코발트 페라이트’와 ‘비스무스 페라이트’로 구성된 이종 구조로 만들었다. 장진형 박사과정생은 “기존 단일 구조에 비해 전하 운반체를 약 4배 더 많이 만들어 낼 수 있다”며 “저주파 자기장에 반응해 전하 운반체를 생성할 때 열을 방출하지 않는다”고 설명했다. 

연구팀은 개발한 나노입자에 저주파 자기장을 쏘고 베타 아밀로이드 단백질 분해 여부를 실험한 결과 단백질 결합력이 약화돼 분해되는 모습이 관찰됐다. 신경 독성 역시 중화된 것으로 나타났다. 

박 교수는 “의료분야로 확장할 수 있는 잠재력이 있는 기술”이라며 “향후 알츠하이머 형질변환 마우스 등을 이용한 동물실험을 진행할 것”이라고 밝혔다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 지난 13일 공개됐다.
 

[고재원 기자 jawon1212@donga.com]