‘치매·뇌종양 조기진단, 한걸음’…IBS, 새로운 ‘혈류 측정’ 개발

‘사이언스 어드밴시스’ 게재
일시적 저산소 상태 유도
“뇌 질환뿐만 아닌 허혈성, 암 질환 등 적용 가능”

덱스메데토미딘+아이소플루레인(0.3%), 아이소플루레인(1%, 1.5%, 2%) 등 네 가지 마취 조건에서 뇌 혈류 지표를 측정·계산해 쥐 MRI 뇌 영상에 맵핑한 영상과 수치 결과. ⓒIBS

국내 연구진이 뇌 질환 조기 진단을 가능하게 할 새로운 혈류 측정 방법을 개발했다.

기초과학연구원(IBS)은 김성기 뇌과학 이미징(Imaging) 연구팀이 이 같은 방식의 조직과 장기에 공급되는 혈액의 흐름 측정 방식을 개발했다고 20일 밝혔다.

뇌 혈류는 항상성을 유지하기 위해 뇌의 노폐물을 제거하고 산소와 영양분을 전달할 뿐만 아니라 다양한 뇌 질환의 바이오마커 역할을 한다.

연구진은 “기존 자기공명영상(MRI), 양전자방출 단층촬영(PET), 컴퓨터단층촬영(CT)과 같은 혈류 측정 방법은 방사성 화합물, 조영제 등 외인성 추적자가 필요하다”며 “(하지만)방사선 노출이나 조영제 허용치 등 한계로 인해 반복 촬영이 어려웠다”고 말하며 개발 사유를 말했다.

이번 연구에서 적혈구 내 철을 포함하는 붉은 색 단백질인 디옥시헤모글로빈(dHb) 헤모글로빈은 혈류를 통해 산소 운반 역할을 한다.

특히 자기공명영상법(MRI) 기법으로 혈류를 측정할 때 혈류지표인 뇌혈류용적(CBV)과 뇌혈류량(CBF)을 주로 사용한다. 이는 저산소 환경에서 측정이 비교적 용이하다. 산소가 부족해지면 산소와 결합하지 않는 dHb의 농도가 일시적으로 높아지는데, dHb는 자성을 띠어 혈류 측정에 이용되는 MRI 신호 변화량을 증가시킨다.

연구진은 흡입마취 상태인 쥐 모델에 질소 가스를 5초 동안 노출해 저산소 상태를 유도하고, 발생한 MRI 신호 변화를 통해 CBV와 CBF를 측정했다. 이 방법은 MRI 신호 검출 민감도를 높여 보다 정밀한 혈류 측정을 가능하게 했다.

IBS는 “새로운 혈류 측정 시스템은 단기간에 반복 측정이 가능해 시간을 단축하고 비용을 절감할 수 있다”며 “뇌 조직뿐만 아니라 온몸에 걸쳐 발생하는 허혈성 질환, 암 질환 등에 적용이 가능하다”고 설명했다.

이어 “치료약물 투여 전후의 변화도 측정할 수 있어, 전임상·임상 약효 유효성 평가에도 활용 가능하다는 장점이 있다”고 덧붙였다.

김성기 단장은 “혈류지표의 측정은 치매, 뇌종양 등 다양한 뇌 질환의 조기진단과 진행 경과, 치료 효과의 모니터링에 중요하다”며 “앞으로 사람에게도 적용 가능한 혈류 측정 방법의 개발이 기대된다”고 말했다.

한편 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 온라인판에 지난달 28일(한국시간) 게재됐다.