마비 환자들에게 '희망의 빛' 빛으로 근육 제어 가능해진다

MIT연구팀 국제저널에 발표

MIT 연구원이 광원 재료를 들고 있다. MIT

미국 연구팀이 빛으로 근육을 제어하는 기술을 개발했다. 전기 자극 대신 빛 자극을 주면 피로감 없이 더 자연스레 근육을 제어할 수 있는 것으로 확인됐다. 사지마비 등을 겪고 있는 환자들에게 희소식이 될 전망이다.

휴 허 미국 매사추세츠공대(MIT) 맥거번뇌연구소 교수 연구팀은 22일(현지시간) 국제학술지 '사이언스 로보틱스'에 이 같은 연구 결과를 발표했다.

과학자들은 신체 근육을 제어하기 위해 '기능적 전기 자극(FES)'을 사용하는 법을 연구해왔다. 하지만 이 방법은 근육 전체를 자극할 뿐 아니라 오랫동안 전기 자극을 줄 수 없다는 단점이 뚜렷했다.

연구팀은 이런 한계를 극복하기 위해 '광유전학'을 도입했다. '빛의 학문'인 광학과 유전학의 합성어인 광유전학은 빛으로 신체를 조작해 반응을 일으키는 기술이다. 근육은 물론 세포 단위까지 영향을 미칠 수 있다.

연구팀은 쥐의 유전자를 조작해 '채널로돕신-2'라는 빛에 민감한 단백질을 발현시키고 쥐 다리 아래쪽 근육을 제어하는 경골 신경 근처에는 작은 광원을 이식했다. 광원에서 나온 빛이 채널로돕신-2 단백질을 자극할 때 근육 조직이 움직이는 모습을 관찰했다. 특히 빛의 양에 따라 근육의 힘이 늘어나는 모습을 확인했다. 연구팀은 "FES와 달리 정확한 근육 제어가 가능하다는 것"이라고 설명했다.

연구팀은 근육이 받는 피로도도 측정했다. 빛을 비춘 뒤 언제까지 근육이 제힘을 내는지 따졌다. 그 결과 1시간가량 빛을 비춰도 근육이 제힘을 냈다. 연구팀은 "FES는 15분 정도가 최대"라고 말했다.

이 연구를 사람에게 적용하려면 빛에 민감한 단백질을 조직에 안전하게 심는 것이 과제다. 허 교수는 "빛에 민감한 단백질을 면역 반응을 유발하지 않고 전달하는 방법을 찾기 위해 다각적으로 노력하고 있다"며 "이 과제만 해결되면 뇌졸중 환자나 척수 손상 환자에게 도움이 될 수 있을 것"이라고 말했다.

[고재원 기자]