'신경 마비' 쥐가 공 차고 뛰었다.. 신경 손상 '게임체인저' 될까

서울대 연구팀 10년 만에 쾌거
신축성 인공신경 몸에 붙이니
쥐 근육운동 회복하는 데 성공
인체 효과 땐 신경 손상 막아
루게릭병·파킨슨병 지연 기대

서울대 연구팀이 ‘신축성 인공신경’을 활용해 신경이 마비된 쥐의 근육 운동을 회복하는 데 성공했다. 이번 연구 성과가 단기적으로는 살아있는 신경의 손상을 막고 추후 루게릭병이나 파킨슨병 등 신경퇴행성 질환 치료의 게임체인저로 이어질지 주목된다.

15일 서울대에 따르면 서울대 이태우 교수(재료공학·사진) 연구팀과 미국 스탠퍼드대 제난 바오(鲍哲南) 교수 연구팀은 인공신경에 대한 연구 성과를 담은 논문을 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’에 게재했다.

척수 손상으로 신경이 마비된 쥐의 다리에 신축성 인공신경을 붙이는 것을 설명한 그림. 연구팀 제공

이 교수 연구팀은 이번 연구를 통해 신경이 마비된 쥐가 공을 차고, 러닝머신 위에서 걷고 뛰도록 하는 데 성공했다. 연구를 시작한 지 10년 만의 성과다.

이 교수 연구팀이 활용한 건 신축성 인공신경이다. 신축성 있는 소재로 신경의 원리를 모사해 만든 신축성 인공신경은 지금껏 신경손상 분야에서 활용해온 ‘기능성 전기자극 치료’와 가용성 측면에서 큰 차이를 보인다. 기능성 전기자극 치료는 움직일 수 없게 된 근육에 전기자극을 가해 근육 수축을 유발하는 치료인데, 치료를 위해선 제한된 공간에서 수십대의 초고속 카메라와 배터리 등이 필요해 일상생활에서 활용 가능성이 낮다는 치명적 단점이 있었다. 이 교수는 본지와의 인터뷰에서 “이 방식은 에너지 소모가 커 일상생활에서 활용하기 어렵다”고 했다. 이 교수 연구팀이 연구한 신축성 인공신경은 인체에 붙이는 방식이라 간편하다.

이 교수는 “신경손상 분야는 의학의 발전에도 불구하고 난제로 남아있었다”며 “현재까진 생물학·의학적 접근으로 연구가 이뤄지면서 합병증에 의한 부작용 우려 등으로 연구가 천천히, 어렵게 진행됐다”고 설명했다. 그는 “이번 연구는 이에 대한 돌파구를 공학적 방식으로 제공했다는 데 의의가 있다”고 밝혔다.

현재 쥐에 적용한 해당 기술이 임상실험을 거쳐 인체에도 효과가 있다는 것이 증명되면 ‘게임체인저’로서의 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다. 단기적으로는 살아있는 신경의 손상을 막을 수 있고, 추후 연구가 진전되면 루게릭병이나 파킨슨병 등 움직임을 제한하는 병에 대한 새로운 해결책이 될 수 있어서다.

이 교수는 “신경이 손상됐을 때 발생하는 가장 큰 문제는 남아있는 다른 부분의 신경이 저절로 손상된다는 것”이라며 “신축성 인공신경을 활용하면 신경이 절단된 환자들에게 도움이 될 수 있다”고 했다.

향후 20년 안에 신축성 인공신경이 인간의 신경을 대체할 수 있도록 하는 게 이 교수의 목표다. 이를 위해선 인간의 뇌파, 즉 자유의지를 해석해 근육에 전달할 수 있어야 하는데, 이를 위해선 다른 분야와의 협력이 필수적이다.

“저희가 한 건 인공신경의 초창기 연구예요. 이제부터는 제 의지도 중요하지만 협력이 중요합니다. 자유의지로 움직일 수 있게 하는 게 최종 목표인데, 다학제적 협력이 중요한 부분입니다. 정부의 의지가 있어서 의학에서부터 생물학, 의공학, 재료공학, 전자공학 등 전문가들을 한곳에 모은 센터를 만들어 연구할 수 있다면 20년보다 훨씬 빨리 진행될 수 있을 거라 생각합니다.”

이희진 기자 heejin@segye.com