“약물 없이, 빛만 쪼였는데” 놀라운 결과…치매환자 기억력 좋아졌다

- KAIST-한국뇌연구원, 차세대 OLED 전자약 개발

이번 연구를 수행한 공동연구진. (윗쪽 오른쪽부터) KAIST 최경철 교수, 노병주 박사, 정영훈 박사과정, 박민우 석박통합과정. (가운데 오른쪽부터) 한국뇌연구원 이지은 연구원, 구자욱 박사, 이지윤 연구원. (아래쪽 오른쪽부터) 한국뇌연구원 허향숙 박사, 이현주 박사, 강소라 박사, 오석준 연구원.[KAIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 약물 사용없이 빛만으로 인지 기능을 개선할 수 있다는 획기적인 연구결과를 내놨다.

KAIST는 전기및전자공학부 최경철 교수 연구팀과 한국뇌연구원(KBRI) 구자욱·허향숙 박사 연구팀이 공동 연구를 통해, 균일 조도의 3가지 색 OLED 광자극 기술을 개발, 청색·녹색·적색 중 ‘적색 40Hz 빛’이 알츠하이머 병리와 기억 기능을 가장 효과적으로 개선한다는 사실을 확인했다고 24일 밝혔다.

연구진은 기존 LED 방식이 가진 밝기 불균형, 열 발생 위험, 동물의 움직임에 따른 자극 편차 등 구조적 한계를 해결하기 위해 균일하게 빛을 내는 OLED 기반 광자극 플랫폼을 구축했다. 이 플랫폼을 활용해 백색·적색·녹색·청색 빛을 동일한 조건(40Hz 주파수·밝기·노출시간)에서 비교한 결과, 적색 40Hz 빛이 가장 우수한 개선 효과를 보였다.

초기 병기(3개월령) 동물 모델은 단 2일 자극만으로도 병리 및 기억력 개선되는 것을 확인했다. 초기 알츠하이머 동물 모델에 하루 1시간씩 이틀간 빛을 조사한 결과, 백색·적색 빛 모두 장기기억이 향상되었고 해마 등 중요한 뇌 영역에 쌓여 있던 알츠하이머병의 대표적인 원인 물질로 알려진 단백질 찌꺼기(덩어리)인 ‘아밀로이드베타(Aβ) 플라크’가 줄었으며 플라크를 제거하는 데 도움이 되는 효소(ADAM17)가 더 많이 만들어졌다는 사실을 확인했다.

적색 OLED 로 신경 세포를 자극 알츠하이머 실험용 쥐의 아밀로이드 베타의 줄이는 기전.[KAIST 제공]

즉 아주 짧은 기간의 빛 자극만으로도 뇌 속 나쁜 단백질이 줄고 기억 기능이 개선될 수 있다는 의미다. 특히 적색 빛에서는 염증을 악화시키거나 뇌 조직에 스트레스를 주어 알츠하이머병 진행에 영향을 주는 ‘염증성 사이토카인 IL-1β’가 크게 감소해 염증 완화 효과도 확인됐다.

이번 연구는 약물 없이 빛만으로 인지 기능을 개선하고, 색상·주파수·기간 조합을 통해 알츠하이머 병리 지표를 조절할 수 있음을 최초로 규명한 성과다.

개발된 OLED 플랫폼은 색·밝기·깜박임 비율·노출 시간을 세밀하게 조절할 수 있어, 사람 대상 임상 연구에서 개인별 맞춤 자극 설계에도 적합하다.

연구팀은 앞으로 자극 강도·에너지·기간·시각·청각 복합 자극 등 다양한 조건을 확장해 임상 단계로 발전시킬 계획이다.

최경철 교수는 “균일 조도 OLED 플랫폼은 기존 LED의 구조적 한계를 극복해 높은 재현성과 안전성 평가가 가능하다”며 “앞으로 일상생활 속에서 착용해 치료할 수 있는 웨어러블 RED OLED 전자약이 알츠하이머 치료의 새로운 패러다임을 제시할 것으로 기대한다”고 강조했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘에이씨에스 바이오매터리얼즈 사이언스 앤 엔지니어링’에 게재됐다.