초음파를 이용해 알츠하이머 병을 치료한다?

(Researchers have used focused ultrasound to non-invasively open up the blood-brain barrier (red) in mice. Credit: Ultrasound and Elasticity Imaging Laboratory/Columbia Engineering)

뇌는 BBB (blood - brain barrier)라는 매우 튼튼한 막에 의해 보호 받고 있습니다. BBB의 주된 목적은 두개골이나 뇌척수액처럼 뇌를 물리적 충격에서 보호하는 것이 아니라 세균과 바이러스, 그리고 다른 나쁜 물질이 쉽게 침투하지 못하게 막는 것입니다. 그만큼 뇌가 중요하고 쉽게 손상을 받을 수 있어 다양한 보호 장치를 지닌 것으로 볼 수 있습니다.

문제는 이런 보호막이 약물이나 유전자 치료에서도 장애물로 작용한다는 것입니다. 따라서 과학자들은 BBB에 물리적 손상을 가하지 않고 일시적으로 약물이나 유전 물질을 통과시킬 수 있는 방법을 연구했습니다. 콜럼비아 대학의 연구팀은 이를 위해 새로운 수단을 개발했습니다.

집중 초음파 focused ultrasound (FUS)는 비침습적인 방법으로 인체의 깊은 곳에 초음파 에너지를 집중시키는 기술입니다. 연구팀은 FUS 뇌에 적용할 경우 BBB의 투과성을 일시적으로 높일 수 있다고 보고 쥐를 대상으로 한 동물 모델에서 이를 검증했습니다.

우선 저널 PNAS에 발표한 논문에서 연구팀은 FUS와 마이크로 버블을 이용해 유전자 가위인 크리스퍼를 지닌 바이러스 벡터 (CRISPR-encoded viral vector)의 투과성을 25%나 높일 수 있다고 발표했습니다. 알츠하이머나 파킨슨 병을 치료하기 위한 유전자 편집 기술의 가능성을 더 열여준 것입니다. 예를 들어 이 기술을 사용하면 알츠하이머 병의 위험도를 높이는 ApoE4 유전자의 발현을 줄이고 보호 효과가 있는 ApoE2의 발현은 돕는 유전자 편집이 가능합니다.

두 번째 연구에서는 FUS가 뇌의 특정 부위의 면역 반응을 개선해 알츠하이머의 주요 발생 위험 요인으로 알려진 아밀로이드 베타와 타우 단백질 생성을 줄인다는 점을 보여줬습니다. 약물이나 유전자 없이 초음파만으르도 치료의 가능성이 있음을 보여준 것입니다.

최근 뇌 초음파가 진단은 물론 치료에서도 도움이 될 수 있다는 보고들이 나오고 있는데, 앞으로 어떻게 발전할지 기대됩니다.

참고

https://newatlas.com/medical/non-invasive-focused-ultrasound-a-treatment-for-alzheimers/

https://www.thno.org/v13p4102.htm

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2302910120

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