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서울아산병원이 뇌졸중으로 인한 시야장애를 겪고 있는 환자를 대상으로 최근 디지털 치료제 ‘비비드 브레인(vivid brain)’ 정식 처방을 시작했다.

비비드 브레인은 서울아산병원 신경과 강동화 교수가 개발했다. 시각 자극에 대한 반복적 학습 훈련을 통해 ‘시각정보 인식능력’을 향상시키는 ‘시야장애 디지털 치료제’다. 가상현실(VR)에 기반한 모바일 애플리케이션으로 구현해, 언제 어디서든 학습 훈련을 할 수 있다.

비비드 브레인은 지난 4월 식품의약품안전처(이하 식약처)로부터 품목 허가를 받았으며, 6월 보건복지부 고시를 통해 의료현장에서 처방할 수 있게 됐다. 국내 승인된 디지털 치료제 사례로는 세 번째다. 

뇌졸중 후유증, 명확한 치료법 없어

시야장애는 뇌졸중 환자의 약 20%가 경험하는 후유증이다. 시각피질인 ‘후두엽’이 손상돼, 시각 정보의 일부를 인식하지 못하는 상태를 말한다. 특정 방향이나 영역에서 아예 시각 인지를 하지 못하는 상태로, 예를 들어 뇌 오른쪽 부위에 뇌졸중을 경험한 경우 왼쪽 시야가 보이지 않는 문제가 생길 수 있다.

이밖에 두 개의 이미지가 겹쳐서 보이는 ‘복시’ 증상이 나타나거나, 특정 장소에 물체가 있다는 점을 인식하는 데 어려움을 겪는 ‘시각 인지 장애’가 발생할 수 있다. 이로 인해 운전, 독서 등 일상적인 활동에 큰 불편을 느끼게 되며, 시야가 좁아지기 때문에 사고 위험도 높아진다. 뇌 손상이 원인이 되므로 명확한 치료법은 없는 상황이었다.

뇌 가소성을 촉진하는 치료법

강동화 교수는 지난 9월 12일(목) 뇌졸중 후유증으로 시야장애를 앓고 있는 50대 여성 환자에게 첫 비비드 브레인 처방을 진행했다. 환자는 12주에 걸쳐 VR기기와 모바일 애플리케이션을 활용해 시지각 학습 훈련을 지속함으로써 손상된 시각 기능을 회복할 수 있도록 치료받게 된다.

이는 병원에 방문하지 않고도 언제 어디서나 학습 훈련을 시행할 수 있다는 장점이 있다. VR기기를 착용하고 애플리케이션을 실행한 후, 화면에 나타나는 과제를 보며 조이스틱을 누르는 방식이다. 시각 자극에 대한 지각능력을 꾸준히 학습하면서 시야 민감도를 향상시키고, ‘뇌 가소성’을 촉진시켜 뇌졸중이 발생한 부위 주변의 뇌를 깨운다는 개념이다.

개인 맞춤형 훈련 및 원격 피드백 제공

비비드 브레인은 먼저 시지각 평가 과정을 거쳐 어느 부위를 훈련시켜야 하는지를 찾는다. 환자마다 시야장애 양상과 패턴이 다르게 나타나기 때문이다. 학습 훈련 성적에 따라 자동적으로 난이도를 조정하도록 프로그래밍돼 있어, 환자 상태에 따른 맞춤형 치료를 제공할 수 있다.

사용자들은 애플리케이션을 통해 학습 훈련 결과를 즉각 확인할 수 있다. 주기적으로 평가를 진행해 시각 기능이 얼마나 개선됐는지도 파악할 수 있다. 또한, 원격 모니터링을 통해 훈련 진척도에 따른 전문가 피드백을 받을 수도 있다.

안전성과 잠재력 갖춘 디지털 치료기술

강동화 교수는 직접 창업한 디지털 치료기기 전문기업 뉴냅스와 함께 지난 2022년 10월부터 10개월에 걸쳐 100여 명의 환자를 대상으로 임상시험을 진행했다. 그 결과 비비드 브레인을 통해 환자들의 ‘시야 민감도’가 유의미하게 호전됐음을 입증한 바 있다.

이후 식약처로부터 품목 허가를 받았으며, 한국보건의료연구원 신의료기술평가위원회 심의를 받았다. 뇌졸중으로 인한 시야장애 개선에 대해 ‘안전하고 잠재성 있는 혁신의료기술’로 평가 받았다. 이를 바탕으로 지난 6월 보건복지부 고시가 발령됐으며, 의료 현장에서 처방할 수 있게 돼 이번 첫 처방 사례를 남겼다.

강동화 교수는 “다른 국내 병원에서도 비비드 브레인 처방이 진행될 예정이며, 해외 시장에도 적극적으로 진출할 계획”이라며 “비비드 브레인이 전 세계 시야장애 치료의 표준으로 자리잡아, 많은 환자들의 삶의 질 향상에 기여할 수 있길 바란다”고 전했다.

심장에 혈액을 공급하는 관상동맥이 좁아지거나 막히는 경우, 스텐트(stent, 내관)를 삽입해 좁아진 혈관을 넓히는 관상동맥 중재시술이 많이 시행되고 있다. 이때 스텐트를 삽입한 부위에 혈전이 생기는 것을 예방하기 위해 항혈소판제인 아스피린을 복용한다.

아스피린은 혈액을 묽게 하는 역할을 한다. 이 때문에 치아 발치, 용종 제거를 위한 내시경 치료, 암 수술 등 다른 질환으로 인해 수술을 받을 때 출혈이 멎지 않는 등의 부작용이 발생할 수 있다고 알려졌다. 이에 다른 수술 전후 아스피린 복용 여부에 대한 가이드라인이 필요한 실정이었다.

최근 국내 연구진의 연구결과에 따르면, 관상동맥 중재시술을 받은 뒤 1년 이상 경과한 환자의 경우, 치아나 무릎, 고관절, 암 등 심장과 직접적 관련이 없는 수술을 받을 때 아스피린 복용을 일시 중단하더라도 큰 문제가 생기지 않는다.

관상동맥질환, 스텐트 시술 후 아스피린 복용

협심증이나 심근경색 등 관상동맥질환자에게는 통상적으로 ‘약물 용출성 관상동맥 중재시술’이 시행된다. 풍선에 덮인 약물 스텐트를 관상동맥이 좁아진 부위에 위치시킨 후, 풍선을 부풀려 스텐트를 넣는다. 이때 스텐트 표면에 코팅된 약물이 방출되며 관상동맥이 좁아지는 것을 방지하고 상처 부위를 치유한다. 

스텐트 시술 후에는 혈액이 보다 원활하게 흐를 수 있도록 아스피린을 복용하는 것이 일반적이다. 그러나 시술을 받은 환자가 무릎, 고관절, 암 등 심장 외 부위에 수술을 받게 되는 경우가 종종 발생한다. 

이때 기존 복용하던 아스피린을 계속 복용해야 할지, 일시적으로 중단해야 할지에 대해 전문가들 사이에서 논의가 지속돼왔다. 아스피린을 지속적으로 복용하면 혈액이 묽어지는 경향이 생기므로 필요 이상의 출혈이 발생할 우려가 있고, 그렇다고 복용을 중단하면 심장 및 관상동맥에 이상이 생길 우려가 제기됐기 때문이다.

아스피린 복용 여부, 주요 위험 발생에 영향 없어

서울아산병원 심장내과 안정민·강도윤 교수 연구팀은 ‘약물 용출성 관상동맥 중재시술’을 받은 환자를 대상으로 한 연구를 진행했다. 연구 내용은 비심장수술을 받기 전후 아스피린 복용을 중단했을 때의 효과를 분석하는 것이다.

연구팀은 2017년부터 2024년까지 한국, 인도, 튀르키예 등 3개국 총 30개 기관에서 약물 용출성 관상동맥 중재시술을 받고 1년 이상 경과된 환자 926명의 데이터를 확보했다. 이들을 대상으로, 비심장 수술을 받기 전후 아스피린을 계속 복용한 그룹(462명)과 수술 5일 전부터 아스피린을 비롯한 모든 항혈소판제 복용을 중단한 그룹(464명)으로 나눠 분석을 진행했다.

치료 효과 분석 결과, 수술 후 30일 간 사망·심근경색·혈전증·뇌전증 등 주요 사건 발생률은 아스피린 복용을 중단한 환자와 지속적으로 복용한 환자들 사이에 큰 차이가 없었다. 계속 복용 그룹에서는 0.6%, 복용 중단 그룹에서는 0.9% 발생해, 통계적으로 유의미한 차이는 없었다.

복용 지속 시 경미한 출혈 발생 좀 더 많아

두 그룹 모두 혈전증도 발생하지 않았으며, 심한 수준의 출혈 발생률 또한 통계적으로 유의미한 차이는 없었다. 다만, ‘경미한 출혈’의 경우 아스피린을 계속 복용한 그룹이 14.9%, 아스피린 복용을 중단한 그룹이 10.1%로 나타났다. 복용을 계속할 경우 경미한 출혈 발생이 좀 더 잦았다는 의미다.

안정민 심장내과 교수는 “스텐트 시술 후 비심장 수술을 받아야 할 때, 아스피린 복용 여부에 대한 가이드라인이 부족했던 상황”이라며 “일시적으로는 아스피린 복용을 중단해도 안전하다는 중요한 연구결과를 얻었다”라고 이야기했다. 또한, 안 교수는 “하지만 환자 임의로 약물 복용을 중단하는 것은 삼가도록 하고, 반드시 전문의와 충분한 상의를 통해 결정하기 바란다”라고 덧붙였다.

이번 연구 결과는 미국 심장학회지(JACC, IF=21.7)에 게재됐으며, 최근 영국 런던에서 열린 심장 분야 국제 학회인 ‘유럽심장학회 연례학술대회(ESC Congress 2024)’에서도 발표됐다.

치매의 대부분을 차지하는 알츠하이머는 대표적인 ‘특발성 질환’이다. 이는 정확한 원인이 밝혀지지 않은 질환을 의미한다. 다만, 기존까지는 알츠하이머를 유발하는 주요 원인으로 ‘아밀로이드 베타(Amyloid-β)’라는 이름의 단백질이 지목돼 왔다. 아밀로이드 베타 단백질이 뇌에 축적됨으로써 인지 기능이 떨어진다는 이론이다.

하지만 이에 완전히 반대되는 연구결과가 새롭게 등장했다. 미국 신시내티 대학의 연구팀은 오히려 ‘뇌에서 아밀로이드 베타 단백질이 줄어드는 것이 인지 저하의 원인이다’라는 내용을 발표했다. 이들은 뇌 단백질의 양을 증가시키는 것이 오히려 대응 방안이라고 이야기했다. 기존 통용되는 이론과 완전히 반대되는 내용이다.

플라크 쌓여도 발병하지 않는 경우 많아

신시내티 의과대학의 신경학 분야 교수인 알베르토 J. 에스페이 박사는 미국 건강/의학 전문 미디어 ‘메디컬뉴스 투데이’를 통해 “아밀로이드 베타 단백질이 축적돼 플라크가 형성된 사람들 중 대부분이 알츠하이머에 걸리지 않는다”라고 이야기했다. 그러면서 그는 아밀로이드 베타 플라크가 생긴 사람 중 5분의 1 정도만이 알츠하이머에 걸린다는 통계를 제시했다.

에스페이 박사는 “아밀로이드 베타 단백질이 축적돼 있음에도 인지 기능이 정상적일 수 있는 이유는, 그 사람들이 충분한 Aβ42 단백질을 생산해내고 있기 때문”이라고 설명했다. Aβ42 단백질은 아밀로이드 베타 단백질의 일종으로, 뇌를 방어하는 과정에서 생성돼 그 양이 많아질 경우 플라크를 형성한다.

새로운 치료법이 Aβ42 단백질 수치 증가시켜

에스페이 박사의 연구팀은 알츠하이머 치료를 위해 승인된 24종의 임상시험으로부터 무작위로 26,000명의 데이터를 확보하여 분석했다. 연구팀은 새롭게 시험 중인 치료법이 의도치 않게 뇌의 Aβ42 단백질 수준을 증가시키고 있다는 점에 주목했다. 

에스페이 박사는 “Aβ42 단백질은 다양한 독성 및 감염 노출로부터 뇌를 방어하는 과정에서 생성된다”라며, “이 과정에서 Aβ42 단백질은 아밀로이드 플라크로 변형되며 기능을 멈춘다. 즉, 플라크는 Aβ42 단백질의 무덤인 셈”이라고 설명했다.

연구팀은 특정 단백질이나 세포를 표적으로 삼는 ‘단클론 항체 치료’를 통해 아밀로이드 플라크 감소 및 Aβ42 단백질 증가가 인지 기능의 변화와 연관이 있는지를 확인하고자 했다. 이를 위해 단클론 항체 치료 결과로부터 데이터를 수집해 분석을 진행했다.

Aβ42 단백질 수치가 높을수록 인지 기능 잘 유지돼

연구 데이터를 분석한 결과, 단클론 항체 치료를 시행한 후 Aβ42 단백질 농도가 높은 경우, 인지 저하 속도, 임상적 퇴화 속도가 더 느리게 나타난다는 것을 발견했다. 다만 Aβ42 단백질 농도와 인지 저하 사이의 직접적인 인과관계가 증명되지는 않았다.

이 결과에 대해 에스페이 박사는 “별로 놀랍지 않았다”라고 답했다. 그는 “이전 연구를 통해 뇌 척수액의 Aβ42 농도가 일정 수치 이상일 경우, 아밀로이드 플라크가 얼마나 많이 축적돼 있든 상관 없이 인지 기능이 정상이었음을 확인했다”라고 이야기했다.

즉, 흔히 알려진 아밀로이드 베타 단백질의 ‘축적’이 아니라, Aβ42 단백질의 ‘감소’가 알츠하이머의 핵심 기전이라는 것이 에스페이 박사의 설명이다. 그는 “향후 약물은 Aβ42 단백질을 직접 증가시키는 데 초점을 맞춰야 한다”라며 “우리는 Aβ42 단백질을 증가시킬 수 있는 치료법을 평가하고 있다”라고 덧붙였다.

아밀로이드 축적 외의 원인도 함께 고려해야

노년 정신과 전문의이자 신경과학자인 퍼시픽 브레인 헬스 센터의 다비드 메릴 박사는 에스페이 박사 연구팀이 내놓은 결과에 대해 “Aβ42의 증가가 새로운 치료제가 긍정적인 효과를 설명할 수 있다”라는 의견을 내놓았다. 그러면서 그는 “아밀로이드 베타 단백질 이상의 요인까지를 살펴보는 것이 더 중요하다”라고 덧붙였다.

메랄 박사는 “수많은 연구 결과 덕분에, 우리는 최소 14개의 요인이 알츠하이머 유발에 관여한다는 사실을 알게 됐다”라며 “이들 요인에 변화를 주었을 때, 아밀로이드 베타 및 Aβ42 단백질 수치가 어떻게 변하는지를 연구할 필요가 있다”라고 이야기했다.

기존 이론과 정반대의 주장

이는 알츠하이머가 아밀로이드 베타 플라크로 인해 발생한다는 기존 이론과 완전히 반대되는 주장이다. 해당 분야의 전문가들 중 아밀로이드 베타 이론을 정설로 받아들이고 있었던 사람들의 입장에서는 상당히 충격적일 수 있는 내용이다. 

아직까지 이 내용은 신경과학 분야 전문가들 사이에서 정식으로 논의된 바가 없다. 하지만 알츠하이머에 대해 기존까지 접근하던 방향이 옳은 것인지를 재검토해볼 계기를 마련해줄 수 있을 것으로 보인다.