"치료제없는 난치병 알츠하이머" 저주파 자기장으로 원인물질 없앴다

- KAIST 박찬범 교수팀, 알츠하이머 원인 물질 분해 성공

알츠하이머 환자의 뇌 조직 MRI 영상.[123RF]

[헤럴드경제=구본혁 기자] “아직까지 마땅한 치료제가 없는 알츠하이머(치매)를 저주파 자기장으로 치료할 수 있을까?”

한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 박찬범 교수 연구팀이 저주파 자기장 반응성 나노입자를 개발하는 데 성공했다고 16일 밝혔다. 연구팀은 이를 이용해 알츠하이머질환을 유발하는 베타-아밀로이드 펩타이드(아미노산 화합물) 응집체를 자기장으로 분해할 수 있다고 밝혔다.

자기 전기(Magnetoelectric) 소재는 자성과 전기성이 결합한 물성을 가지며 스핀트로닉스 소자, 트랜스듀서 등 다양한 전자기기를 구성하는 핵심 물질이다. 그러나 자기 전기 소재는 원자 내 전자의 회전과 궤도 운동을 방해하는 양성자의 정전기적 상호작용(스핀-오빗 상호작용)으로 인해 성능 향상에 한계를 지닌다.

연구팀은 자기 전기 소재의 일종이며, 반도체 및 배터리 분야에 주로 쓰이는 코발트 페라이트와 비스무스 페라이트를 코어쉘 구조로 접합시킴으로써 이종 자기 전기 나노입자를 개발했다. 서로 다른 자기 전기 소재의 균일한 접합을 통해 이들의 경계면에서 저주파 자기장에 반응하는 자기-압전효과를 일으킬 수 있었다.

특히 나노입자가 저주파 자기장에 반응해 전하 운반체를 생성할 때 열을 방출하지 않는 현상에 주목했다. 자기장은 뇌 조직을 손상 없이 투과할 수 있으며 자기공명영상(MRI) 등에서 활용돼 의료적 안전성이 이미 검증된 바가 있다.

저주파 자기장에 반응하여 들뜬 상태의 전하운반체를 형성함으로써 베타-아밀로이드 응집체를 분해하는 자기전기 나노입자의 모식도.[KAIST 제공]

연구팀이 개발한 나노입자에 저주파 자기장을 쏘았을 때 베타-아밀로이드 펩타이드를 산화시킴으로써 그 응집체의 결합력을 약화시켜 분해했고, 신경독성도 중화시킬 수 있음을 관찰했다.

아밀로이드 응집체는 알츠하이머병 등 다양한 퇴행성 신경질환들에서 공통적으로 관찰되며, 규칙적인 수소 결합을 통해 매우 안정적인 단백질 이차구조를 가져 분해가 어렵다고 알려져 왔다.

박찬범 교수는 "저주파 자기장 반응성 나노소재는 독성이 낮으며 자기장과 반응해 아밀로이드 응집체를 효율적으로 분해할 수 있기에 의료분야로 확장할 수 있는 잠재력이 있다ˮ면서 "이를 검증하기 위해 향후 알츠하이머 형질변환 마우스 등을 이용한 동물실험 등이 우선적으로 필요하다ˮ고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 5월 13일 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com