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  • 시신경염 유형별 회복에 영향을 미치는 요인 분석

    시신경염 유형별 회복에 영향을 미치는 요인 분석

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    시력 장애를 유발하는 염증성 질환 ‘시신경염’이 원인에 따라 치료법과 예후인자가 다르다는 연구가 발표됐다. 특히 시신경척수염형 시신경염은 발생 3일 내 신속한 스테로이드 치료가 필요한 것으로 나타났다. 이는 환자 맞춤형 시신경염 치료 전략을 수립할 근거가 될 것으로 보인다.

    서울대학교병원 신경과 김성민 교수와 민영기 연구원, 안과 김성준 교수와 정재호 교수 연구팀이 시신경염 환자 355명을 대상으로 주요 유형별 예후인자를 분석한 결과를 2일(월) 발표했다.

     

    자가면역질환 증가 추세

    시신경염은 시신경 신경섬유 일부 또는 전체에 염증 또는 병변이 생기는 급성 질환이다. 신경섬유 기능에 이상이 생기므로 안구 통증, 시력·시야·색각 이상이 나타난다. 증상은 일시적으로 나타날 수도 있고, 영구적인 시력 문제로 나타날 수도 있다.

    질병관리청 국가건강정보포털에 따르면 시신경염은 약 3분의 1 정도는 원인을 알 수 없는 특발성으로 나타나며, 젊은 여성들에게서 자주 나타난다. 그 외에 주로 다발성경화증, 시신경척수염, 모그 항체질환 등 중추신경계에 발생하는 염증성 자가면역 질환으로 인해 유발된다. 

    최근 전 세계적으로 자가면역질환 환자가 증가 추세를 보이고 있으며, 우리나라 역시 마찬가지다. 이에 따라 자가면역질환으로 인한 질환들도 늘어나는 경향을 보이며, 시신경염 유병 인구 역시 증가 중인 것으로 추정되고 있다.

    출처 : 질병관리청 국가건강정보포털
    출처 : 질병관리청 국가건강정보포털

     

    체온 높아질 때 시력 나빠진다면 의심

    시신경염이 발병하면 주로 한쪽 눈에서 시력 저하, 시야 변화, 색각 장애, 안구 통증 등이 나타난다. 급성 질환인 만큼 시력 저하는 수일 내로 생기며, 빠르면 몇 시간 내에 생기기도 한다. 심할 경우 불의 밝기 구분이 되지 않는 정도까지 시력이 떨어질 수 있다.

    색각 장애는 초기에 적색과 녹색을 잘 구분하지 못하다가, 시신경염이 진행되며 황색과 청색을 구분할 수 없게 되고 나중에는 완전히 색을 구분할 수 없는 상태가 된다. 시야 변화는 중심부나 주변부, 또는 특정 부위만 안 보이는 등 다양하게 나타난다.

    운동 또는 온수 샤워로 체온이 올라가거나 정신적 스트레스를 받을 때 시력이 나빠지는 것을 가리켜 ‘우토프 징후(Uhthoff’s phenomenon)’라 한다. 이 경우 차가운 음료를 마시거나 체온이 자연스럽게 내려가면 다시 시력이 회복될 수 있다. 

    우토프 징후는 신경이 손상되거나 자가면역질환이 있는 경우, 신경의 전도 속도가 온도에 영향을 받기 때문에 발생한다. 즉, 체온 변화에 따른 시력 이상이 발생할 경우, 다발성경화증이 동반된 시신경염을 의심해볼 수 있다.

     

    유형별 분류 및 세부사항 규명 필요

    시신경염은 일반적으로 스테로이드 정맥주사를 투여해 치료한다. 염증을 줄이고 증상 완화 및 시력 회복을 촉진하기 위함이다. 그러나 적절한 주사 치료 시점이 언제인지, 실제로 장기적인 시력 회복을 촉진하는지 명확히 규명되지 않았다. 

    또한, 시신경염은 특발성부터 자가면역질환까지 원인이 다양하다. 원인이 무엇인지에 따라 치료법 및 예후가 달라질 수 있기 때문에, 세부적인 유형을 구분하여 효과적인 치료법과 예후인자를 규명하는 연구가 필요한 상황이었다.

    이에 서울대학교병원 연구팀은 2010년부터 2022년까지 전국 10개 병원에 내원한 시신경염 환자 355명을 대상으로 분석을 진행했다. 먼저 시신경염의 발생 원인에 따라 △특발성(원인 불명) △다발성경화증형 △시신경척수염형 △모그 항체질환형으로 구분하고, 각 환자를 2년 이상 추적 관찰해 시력 회복과 연관된 예후인자를 통계적으로 분석했다.

    예후인자 분석에는 성별, 연령, 시력, 발병 후 치료까지 걸린 시간(0~3일, 4~7일, 7일 이상) 등 임상 특성을 활용했다. 

     

    유형에 따라 최소 3일 이내 조치 필요

    분석 결과, 시신경척수염형은 증상 발생 후 3일 내, 모그 항체질환형은 증상 발생 후 7일 내 ‘스테로이드 정맥주사 치료’를 실시하면 시력 회복에 도움이 되는 것으로 나타났다. 반면 특발성 및 다발성경화증형은 스테로이드 정맥주사 치료 시점과 시력 회복 사이에 명확한 연관성이 나타나지 않았다.

    이 결과를 바탕으로 연구팀은 시신경염의 여러 유형 중 시신경척수염형 및 모그 항체질환형은 증상 발생 후 신속한 스테로이드 정맥주사 치료가 중요하다는 점을 고 강조했다.

    또한, 모든 시신경염 유형에서 발생 당시 ‘시력 손상 정도’는 회복과 유의미한 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 즉, 시신경염 발생 수일 이내 시력 손상이 심한 환자는 향후 시력이 잘 회복되지 않을 가능성이 있으므로 적극적인 치료와 관리가 필요하다는 것이 연구팀의 설명이다.

    유형에 관계 없이 모든 시신경염은 기본적으로 ‘시력 손상 정도’에 따라 회복 예후가 달라질 수 있다. 이밖에 모그 항체질환형 시신경염의 경우 여성 환자의 시력 회복 예후가 좋지 않은 경향을 보였다. 시신경척수염형 및 특발성의 경우 고령일수록 시력 회복이 덜한 것으로 나타났다. 

    이번 연구 결과는 국제 학술지 「신경학, 신경외과 및 정신의학 저널(Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry)」에 게재됐다.

    왼쪽부터 서울대병원 신경과 김성민 교수·민영기 연구원, 안과 김성준·정재호 교수 / 출처 : 서울대학교병원
    왼쪽부터 서울대병원 신경과 김성민 교수·민영기 연구원, 안과 김성준·정재호 교수 / 출처 : 서울대학교병원

     

  • 파킨슨병, 세포 내 환경오염이 핵심

    파킨슨병, 세포 내 환경오염이 핵심

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    ‘미토콘드리아’는 대부분의 세포 안에 존재하는 소기관으로, 세포마다 여러 개가 존재한다. 이들은  세포가 필요로 하는 에너지 생성을 비롯해 세포의 호흡, 대사 조절 등 중요한 역할을 담당한다. 

    특히 뇌 신경세포(뉴런)의 경우, 다른 세포에 회복이 까다롭기 때문에 미토콘드리아의 기능이 저하되지 않도록 하는 것이 중요하다. 뇌 신경세포의 미토콘드리아 기능 저하는 곧 세포 손상을 의미한다. 이는 파킨슨병, 알츠하이머병 같은 ‘신경퇴행성 질환’의 기본 메커니즘이다. 

    파킨슨병은 운동기능을 조절하는 뇌 신경세포가 퇴행하는 질환이다. 여타의 신경퇴행성 질환이 그렇듯, 파킨슨병 역시 발병 후 진행되는 퇴행을 멈출 수는 없다. 따라서 뇌 건강을 지키기 위해서는 미토콘드리아의 기능 유지를 중요하게 봐야 한다.

    플로리다 인터내셔널 대학의 연구진은 십수 년간 파킨슨병을 연구해왔다. 이들은 세포에 에너지를 공급하는 미토콘드리아의 역할에 중점을 두고 연구 및 조사를 진행해왔다. 글로벌 미디어 ‘더 컨버세이션(The Conversation)’에 게재된 이들의 연구 내용을 재구성하여 전한다.

     

    미토콘드리아의 역동성과 신경퇴행

    미토콘드리아는 기본적으로 매우 역동적이다. 크기와 수, 위치를 지속적으로 변화시키며, 세포가 필요로 하는 것들을 충족시키기 위해 움직인다. 미토콘드리아가 얼마나 활발하게 움직이는지에 따라 해당 세포의 건강이 좌우된다고 해도 과언이 아니다.

    우리 몸 속의 세포는 일종의 ‘공장’과 같다. 원활하게 기능을 수행하기 위해서는 서로 긴밀한 협력이 필요하다. 세포들은 저마다의 역할을 수행하는 과정에서 유기적으로 연결된다. 따라서 어느 한 세포의 미토콘드리아 손상은 자칫 전체 시스템에 영향을 미치는 ‘도미노 효과’를 일으킬 수도 있다. 

    소수의 미토콘드리아에서 발생한 문제가 집합적 기능 장애를 일으킬 수 있고, 나아가 세포 사멸까지 유발할 수 있다는 것이다.

    최근 연구 결과, 미토콘드리아 단위에서 발생한 문제가 파킨슨병을 포함한 신경퇴행성 질환과 연관돼 있음이 알려졌다. 신경퇴행의 원인으로 지목되는 독성 단백질 등이 미토콘드리아의 기능 수행을 방해한다는 것이다.

    미토콘드리아의 역동성이 저하되면 세포 내 청소 및 노폐물 재활용 과정에 문제가 생긴다. 이 과정이 지속되면 세포 내부에는 유해한 덩어리가 형성되며, 독성 단백질이 축적되는 결과를 낳는다.

     

    미토콘드리아의 ‘과도한 분열’도 문제

    플로리다 인터내셔널 대학 연구팀은 미토콘드리아의 역동성을 회복할 수 있다면, 신경세포의 기능 장애를 막을 수 있고, 나아가 세포 사멸을 예방할 수 있다는 가설을 세웠다. 즉, ‘미토콘드리아의 손상된 역동성을 회복할 수 있느냐’가 중점이다.

    연구팀은 미토콘드리아 역동성 조절의 핵심인  ‘다이나민 관련 단백질 1(Dynamin-related protein 1, 이하 Drp 1)’에 주목했다. Drp 1은 세포 내에 자연스럽게 존재하는 풍부한 단백질이다. 이들은 미토콘드리아가 활발한 이동성과 기능 수행을 위해 더 작은 크기로 분열할 때 영향을 미치는 것으로 확인됐다. 

    미토콘드리아는 기본적으로 스스로 분열하며 역동성과 기능성을 유지한다. 하지만 연구팀은 Drp 1의 활동이 지나치게 많을 경우, 미토콘드리아의 과도한 분열을 유발할 수 있다는 점을 확인했다. 과도한 분열로 인해 ‘조각난(불완전한) 미토콘드리아’가 만들어지고, 오히려 제 기능을 수행하지 못하도록 방해한다.

     

    Drp 1 단백질에 주목하다

    연구팀은 쥐 실험 등을 통해 파킨슨병 관련 연구를 진행했다. 그 결과 파킨슨병을 유발하는 독성 물질들이 필요 이상의 분열을 유도해 ‘조각난 미토콘드리아’를 만든다는 것을 발견했다. 이렇게 되면 결과적으로 독성 단백질이 축적되는 것과 같은 상황을 초래한다.

    이에 연구팀은 Drp 1의 작용을 줄이면서 쥐의 움직임 변화를 관찰했다. 그 결과 Drp 1의 활동이 줄어들면 미토콘드리아가 정상 기능을 회복한다는 사실을 발견했다. 이들은 최근 지속적인 연구를 통해 Drp 1을 표적으로 할 때의 또다른 유의미한 포인트가 있다는 점을 발견했다. 

    파킨슨병을 유발하는 것으로 알려진 중금속 ‘망간(Mn)’에 신경세포를 노출시켰을 때, 망간이 미토콘드리아 자체보다 세포 내 재활용 시스템에 영향을 미친다는 점을 발견한 것이다. 망간은 세포의 시스템을 손상시켜 독성 단백질 축적을 초래했고, 미토콘드리아가 기능 저하를 일으킬 때까지 이어졌다. 

    그러나 Drp 1을 억제하자 손상된 재활용 시스템이 다시 작동하기 시작했다. 망간이 존재하고 있음에도 불구하고 독성 단백질을 정화해낼 수 있었던 것이다. 연구팀은 이러한 성과를 바탕으로 Drp 1의 작용을 억제하는 것이 신경세포 퇴행을 예방할 수 있다는 결론을 내렸다.

    연구팀은 그 결과를 국제 학술지 「분자 신경퇴화(Molecular Neurodegeneration)」에 게재했으며, Drp 1을 표적화할 수 있는 물질을 미국 식품의약국(FDA)으로부터 일부 승인받았다. 현재는 파킨슨병 치료를 위한 잠재적 물질로 연구 및 실험을 진행 중이다.

  • 서울아산병원, 난치성 전립선암 환자를 위한 방사성의약품 표적 치료법 도입

    서울아산병원, 난치성 전립선암 환자를 위한 방사성의약품 표적 치료법 도입

    서울아산병원 암병원 테라노스틱스센터 의료진이 환자에게 투여할 방사성의약품을 준비하고 있다 / 출처 : 서울아산병원
    서울아산병원 암병원 테라노스틱스센터 의료진이 환자에게 투여할 방사성의약품을 준비하고 있다 / 출처 : 서울아산병원

    서울아산병원에서 전립선암 치료제 ‘플루빅토(Pluvicto)’를 본격 도입한다. 기존 항암치료에 실패한 전립선암 환자들에게 시도할 수 있는 새로운 치료법이다.

    플루빅토는 스위스의 제약사 노바티스(Novartis)의 표적 방사성의약품 주사제다. 플루빅토에 사용된 방사성동위원소 루테튬(177Lu)은, 정상 세포 피해를 최소화하며 암세포를 파괴할 수 있는 표적 치료에 적합하다. 반감기도 약 일주일 정도로 짧은 편이어서 치료 후 빠른 배출이 가능하다.

     

    난치성 전립선암 환자 대상 허가

    전립선 세포의 세포막에는 전립선특이막항원(Prostate-Specific Membrane Antigen, PSMA)이 존재한다. 전립선 암세포에서 특히 많이 발현되는 단백질로, 전립선 암세포는 PSMA를 정상 세포에 비해 과도하게 생산하는 경향을 보인다. 

    따라서 PSMA를 표적으로 하여 양전자 방출 단층촬영(PET) 등을 통해 이미지를 출력하면 전립선 암세포의 위치와 진행 상황 등을 판단할 수 있다. 플루빅토에 함유된 루테튬은 이 PSMA에 선택적으로 결합, 암세포를 사멸시키는 방식으로 작용한다.

    플루빅토는 2022년 미국 FDA의 승인을 받았고, 국내에서도 식품의약품안전처(이하 식약처)의 ‘글로벌 혁신 제품 신속심사 지원체계’를 통해 지난 5월 정식 시판 허가를 받았다. 단, 허가된 적용 대상은 ‘PSMA 양성 전이성 거세 저항성 전립선암’ 성인 환자에 한한다. 

    이 환자들은 암세포가 호르몬 저항성을 갖게 돼, 호르몬 요법으로 효과를 보기 어렵다. 또한, 암이 이미 전이된 상태로 치료가 어렵거나 복잡한 경우에 해당한다. 안드로겐 수용체 경로 차단 치료, 탁산계열 항암제 치료 등 기존의 치료법에 반응하지 않는 난치성 환자들이다.

    플루빅토 치료 대상이 되는 환자의 전립선암 맞춤 PET/CT 영상 소견 / 출처 : 서울아산병원
    플루빅토 치료 대상이 되는 환자의 전립선암 맞춤 PET/CT 영상 소견 / 출처 : 서울아산병원

     

    방사성의약품 활용한 ‘치료+진단’ 통합 접근법

    플루빅토를 활용한 치료는 ‘테라노스틱스(Theranostics)’ 접근법에 기반한다. 치료(Therapy)와 진단(Diagnostics)을 결합한 방식으로, 방사성의약품을 통해 암 진단부터 치료까지 시행하는 것을 말한다. 

    먼저 환자에게 진단용 방사성의약품을 이용해 PET/CT(양전자 방출 단층 촬영/컴퓨터 단층 촬영)를 시행한다. 약물은 PSMA에 결합해 전립선 암세포의 위치를 시각화해서 보여주게 되며, PET/CT 스캐너를 통해 이미지를 촬영하면 의약품에 포함된 방사성 물질이 내뿜는 양전자를 감지해 암세포의 활동을 확인하게 되며, 그 해부학적 구조까지 알 수 있게 된다. 

    촬영 결과 암세포에서 PSMA가 과도하게 발현된 것을 확인하면 치료용 방사성의약품인 플루빅토를 주입해 치료하게 된다. 약물 투여는 안전을 위해 별도의 특수 방사선 관리 구역에서 진행하게 되며, 이후 방사선 신호를 감지할 수 있는 감마카메라 영상을 통해 약제가 종양을 흡수하는 것을 확인한다.

    서울아산병원은 지난 2020년 11월 전립선 암세포의 PSMA 발현 유무를 확인할 수 있는 진단용 방사성의약품 ‘갈륨(68Ga)-PSMA-11’을 직접 조제하는 것으로 식약처에 등록했다. 이후 전립선암 맞춤 PET/CT를  진료에 적용해 왔다. 

     

    테라노스틱스 치료 영역 확대

    서울아산병원 테라노스틱스센터는 2023년 개소했다. 신경내분비종양 루타테라 치료를 시작으로, 다양한 난치성 암에서 테라노스틱스 임상 적용을 진행 중이다. 전립선암에 대해서는 2022년부터 글로벌 임상시험에 참여해온 바 있다.

    서울아산병원 종양내과 박인근 교수는 “플루빅토는 기존 치료법으로 치료가 어려웠던 전립선암 환자들에게 비교적 안전하게 적용할 수 있는 새로운 치료법”이라고 말했다. 또한, “현재는 고가의 비급여 치료제이기에 매우 제한된 환자들에게만 사용 가능할 것으로 보여, 제도·정책적 접근으로 문턱을 낮추는 것이 중요하다”라고 덧붙였다.

    서울아산병원 핵의학과 이동윤 교수는 “플루빅토 치료가 개시됨으로써, 상대적으로 치료 부작용이 적은 테라노스틱스 치료 영역이 전립선암까지 확대됐다”라며 “난치성 전립선암 환자분들의 삶의 질 향상에 기여하게 될 것을 기대한다”라고 말했다.

  • 알츠하이머 유발 단백질, 세포 자가포식으로 제거 가능

    알츠하이머 유발 단백질, 세포 자가포식으로 제거 가능

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    세포의 자가포식(Autophagy) 작용을 활용하는 알츠하이머 치매의 새로운 치료 메커니즘이 나왔다. 

    한국과학기술연구원(KIST) 뇌질환극복연구단 류훈 박사 연구팀은 기초과학연구원(IBS) 이창준 단장 연구팀, 보스턴 의과대학 이정희 교수 연구팀과 함께 뇌 속 비신경세포 ‘별세포(Astrocyte)’를 활용하는 알츠하이머 치료 메커니즘을 규명했다. 별세포의 자가포식 작용을 통해 퇴행성 뇌질환을 유발하는 아밀로이드 베타(Aβ) 올리고머 단백질을 제거하는 방식이다.

     

    ‘별세포’의 개념과 역할

    별세포(아교세포라고도 불림)는 중추신경계에서 발견되는 신경교세포의 한 종류다. 신경교세포는 비신경세포의 하위 그룹 중 하나로, 여러 종류로 세분화된다. 이들은 신경세포(뉴런)에 영양을 공급하고 신경신호(시냅스) 전달이 원활히 이루어지도록 돕는 등 보조적인 역할을 한다. 혈뇌장벽(BBB)을 형성하고 유지하는 일, 뇌 가소성에 의한 신경세포의 성장과 연결을 촉진하는 것 역시 신경교세포들의 역할이다. 

    알츠하이머는 퇴행성 치매의 종류 중 가장 큰 비중을 차지하는 유형이다. 아밀로이드 베타 독성 단백질이 비정상적으로 모여 축적되면서, 뇌내 염증 반응 및 신경세포 손상을 유발하는 것이 퇴행성 치매의 발생 원인이다.

    지금껏 학계에서는 별세포가 신경세포 주위의 독성 단백질을 제거하는 역할을 하는 것에 주목해왔다. 하지만 그 과정이 정확히 어떻게 이루어지는지는 규명되지 않았다.

     

    자가포식, 세포들의 자정작용

    오토파지, 즉 자가포식은 세포들이 자발적으로(Auto) 잡아먹는(Phagy) 과정을 말한다. 세포 내 손상된 단백질이나 소기관 등의 구성요소를 제거하는 작업으로, 쾌적하고 건강한 환경 유지를 위한 자정작용이다. 

    자가포식은 영양 공급이 부족하거나 스트레스를 받을 때, 면역 기능이 활성화될 때 등 필요에 따라 자연적으로 발생한다. 가장 일상적인 예로, 다이어트에서 사용되는 간헐적 단식 역시 세포의 자가포식 작용을 의도적으로 유발해 활용하는 사례 중 하나다.

    별세포의 자가포식 관련 유전자 조절은 알츠하이머 치매 환자의 뇌에서 아밀로이드 베타를 효과적으로 제거하는데 중요한 기전이다 / 출처 : 한국과학기술연구원(KIST)
    별세포의 자가포식 관련 유전자 조절은 알츠하이머 치매 환자의 뇌에서 아밀로이드 베타를 효과적으로 제거하는데 중요한 기전이다 / 출처 : 한국과학기술연구원(KIST)

     

    손상 뉴런 회복하는 별세포의 자가포식

    뇌 속 별세포의 자가포식 역시 신경세포들의 항상성을 유지하기 위해 발생하는 자정작용이다. 연구팀은 알츠하이머 환자의 뇌에서 별세포가 자가포식 조절 유전자를 유도해 독성 단백질 축적이나 염증 반응에 대응한다는 점을 관찰했다.

    또한, 이를 바탕으로 별세포에서만 발현하는 자가포식 조절 유전자를 수집한 다음, 알츠하이머가 유도된 쥐의 뇌에 주입했다. 그 결과 손상된 신경세포가 회복되는 과정을 확인했다. 별세포의 자가포식 작용이 독성 단백질 덩어리를 줄이며, 뇌 인지기능을 개선할 수 있음을 밝혀낸 것이다.

    특히, 뇌에서 기억을 저장하는 역할을 담당하는 ‘해마’ 부위의 경우, 자가포식 조절 유전자의 발현이 증가함에 따라 조직 내 병리 현상이 줄어든다는 점도 확인했다. 이는 기존까지 신경세포 중심의 알츠하이머 치료에서 벗어나, 비신경세포의 일종인 별세포를 통해 접근한다는 점에서 의의를 가진다.

     

    치매 정복 가능성 열리나

    알츠하이머를 비롯한 치매 및 퇴행성 뇌질환은 한 번 발병하면 속도를 늦출 수 있을 뿐 완치는 불가능하다는 것이 통설이다. 하지만 별세포의 자가포식 작용을 통해 축적된 독성 단백질을 제거할 수 있다면, 완전한 치료도 가능하지 않을까 하는 기대를 해볼 수 있을 것이다.

    하지만, 섣부른 희망을 말하기에는 아직 부족한 부분이 많다. 치매라는 증상은 이밖에 여러 요인이 복합적으로 작용할 수 있기 때문에, 독성 단백질을 제거할 수 있다는 것만으로 ‘치매의 완전한 회복이 가능하다’라고 말할 수는 없다. 

    다만 이번 연구는 기존과는 다른 메커니즘으로 치료법 연구 및 치료제 개발을 시도할 수 있다는 것이 핵심이다. 연구팀은 별세포의 자가포식 기능을 강화함으로써, 치매 증상을 예방하거나 완화할 수 있는 약물을 탐색하고 이에 대한 연구를 계속 진행한다는 계획을 밝혔다.

    한편, 이번 연구는 보건복지부(장관 조규홍) 치매극복과제의 일환으로 수행됐으며, 연구 성과는 국제 학술지 ‘분자 신경퇴화(Molecular Neurodegeneration, IF=14.9)’에 게재됐다.

    치매 환자 뇌 조직에서 별세포 특이적으로 자가포식 유전자 발현이 증가한다는 점을 확인 / 출처 : 한국과학기술연구원(KIST)
    치매 환자 뇌 조직에서 별세포 특이적으로 자가포식 유전자 발현이 증가한다는 점을 확인 / 출처 : 한국과학기술연구원(KIST)

     

  • 나도 혹시 당뇨 고위험군? 유전자 검사로 사전확인 가능

    나도 혹시 당뇨 고위험군? 유전자 검사로 사전확인 가능

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    당뇨는 가족력의 영향을 많이 받는 질병이다. 부모 또는 형제자매 중 당뇨 환자가 있을 경우, 유전적 요인에 의한 당뇨 발병 위험이 높아진다. 여기에 비만이나 혈압, 고지혈 등 대사 관련 이상이 있을 경우 그 위험은 더욱 커질 수밖에 없다.

    대부분의 당뇨는 제2형 당뇨에 해당한다. 인슐린 분비능력이 떨어지거나 인슐린 저항성 증가로 기능이 감소함으로써 혈당이 비정상적으로 높아지는 질환이다. 건강보험심사평가원 통계에 따르면 최근 5년간 환자 수는 지속적으로 증가하는 추세이며, 2023년 환자 수는 약 380만 명이다. 국내 사망원인 중에도 10위 안에 들어온 만큼 보다 면밀한 사회적 관심이 필요하다.

     

    다유전자 위험점수에 따른 당뇨 위험

    서울대병원 내분비내과 곽수헌 교수와 서울의대 유전체의학연구소 이현석 연구원은 지역사회 당뇨병 코호트에 등록된 6,311명의 추적 관찰 결과 및 DNA 정보를 바탕으로 분석 연구를 진행했다. 

    ‘다유전자 위험점수(Polygenic Risk Score, PRS)’는 개인의 유전 정보를 기반으로 특정 질병이나 증상에 대한 위험을 평가하는 지표다. 각각의 질병이나 증상에 대해 관여하는 유전자 변이를 기반으로 점수를 계산한다. 

    연구팀은 당뇨병의 유전적 위험을 계산한 다유전자 위험점수와 2001년부터 2016년까지 장기간에 걸친 인슐린 분비능력 변화를 대조해 그 상관관계를 분석했다. 당뇨병이 없는 30세 이상 성인들을 대상으로 유전체 분석을 실시, 다유전자 위험점수를 계산한 다음, 점수에 따라 상위 20%는 고위험군, 하위 20%는 저위험군, 나머지 60%는 중간위험군으로 구분했다.

    먼저 전체 대상자의 ‘당 부하 검사’ 결과를 비교했다. 당 부하 검사는 공복 상태에서 75g의 포도당을 섭취한 다음, 2시간 후 혈당 농도를 측정해 평가하는 당뇨 진단 검사 방법이다. 일정 시간이 지난 뒤 혈당 농도가 높으면, 인슐린 분비량이 충분하지 않거나 인슐린 저항성이 있음을 의미한다.

    비교 결과, 고위험군으로 분류된 20%에서 인슐린 분비능력이 더 낮게 나타났다. 저위험군의 인슐린 분비능력을 기준으로 했을 때, 중간위험군은 14%, 고위험군은 25% 더 낮은 수치를 보였다.

    당뇨병 고위험군은 저위험군보다 1.83배 빠른 속도로 인슐린 분비능력이 감소 / 출처 : 서울대병원
    당뇨병 고위험군은 저위험군보다 1.83배 빠른 속도로 인슐린 분비능력이 감소 / 출처 : 서울대병원

     

    고위험군, 인슐린 기능 감소폭 더 커

    모든 신체기능이 그렇듯, 노화가 진행되며 인슐린 분비능력도 줄어든다. 사람에 따라 감소하는 속도에 차이는 있겠지만, 기본적으로 노화에 따라 줄어든다는 원칙은 같다. 하지만 다유전자 위험점수 기반으로 분류된 고위험군은 그보다 가파른 감소폭을 보이게 된다. 

    이는 노화에 따른 근육량 감소에 비유할 수 있다. 누구나 나이가 들며 근육량이 감소하고 대사 효율이 떨어지지만, 근육 성장과 회복에 관여하는 유전적 요인이 적으면 대사 효율이 더 큰 폭으로 떨어지는 것과 같은 원리다.

    물론 ‘개인차’라는 것에 유전적 요인만 관여하는 것은 아니다. 생활습관이나 현재 건강 상태 등 환경적 요인도 함께 영향을 미친다. 즉, 유전적 요인을 근거로 고위험군으로 분류된 사람일지라도, 실질적인 감소폭은 달라질 수 있다.

    핵심은 당뇨와 관련된 유전적 요인이 있을 경우, 그렇지 않은 사람에 비해 같은 조건에서 더 큰 감소폭을 보인다는 것이다. 곽수헌 교수 연구팀의 결과에 따르면 고위험군의 인슐린 분비능력은 저위험군에 비해 1.83배 빠르게 감소하는 것으로 나타났다. 십수 년에 걸친 장기 추적관찰을 토대로 나온 결론이다.

     

    당뇨 고위험군, 생활습관 개선이 핵심

    이번 연구를 통해 확인할 수 있는 것은, 당뇨병에 대한 다유전자 위험점수를 산출함으로써 당뇨 고위험군을 선별할 수 있다는 것이다. 개인 입장에서는 전문의와 상담을 통해 유전자 검사를 실시함으로써 다유전자 위험점수를 확인할 수 있다.

    확인 결과 고위험군 또는 중간위험군으로 나온다 해도 좌절할 필요는 없다. 인슐린 분비능력은 건강한 생활습관을 실천함으로써 감소 속도를 늦출 수 있기 때문이다. 연구팀은 △건강한 식단 △운동 △금연 △체중 관리 △충분한 수면 5가지를 짚었다. 

    유전적 고위험군의 경우 건강한 생활습관 한 가지를 실천할 때마다, 향후 10년이 지났을 때 인슐린 분비능력은 4.4%씩 개선될 수 있다는 것이 연구팀의 분석 결과다. 곽수헌 교수는 “이번 연구 결과는 당뇨 발병 후 심각한 인슐린 결핍이 예상되는 환자를 유전정보에 따라 선별하고, 조기 개입하는 데 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

    이번 연구결과는 국제 학술지 ‘당뇨병 관리(Diabetes Care, IF=14.8)’에 게재됐다.

    서울대병원 내분비내과 곽수헌 교수(좌)와 서울의대 유전체의학연구소 이현석 연구원(우)
    서울대병원 내분비내과 곽수헌 교수(좌)와 서울의대 유전체의학연구소 이현석 연구원(우)

     

  • 신장이식 후 기능 저하, AI 기술로 사전 예측 가능

    신장이식 후 기능 저하, AI 기술로 사전 예측 가능

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    Designed by Freepik (https://www.freepik.com/)

    인공지능 기술을 활용해 신장이식 수술의 성공률 및 환자 안전성을 향상시키는 방법이 발표됐다.

    최근 개발된 인공지능 기반 ‘신장 피질 부피 측정 모델’이 신장 기증 후 기능 손실을 간편하면서 정확하게 예측할 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 

    기존에는 신장 평가를 위해 혈액 검사, 소변 검사, 영상 검사 등이 필요했으며, 경우에 따라 신장 조직 생검을 진행하는 경우도 있었다. 검사 시간 및 검사 결과 종합분석 등에 많은 시간이 필요했으며, 생검까지 진행할 경우 환자 부담이 가중되는 문제가 있었다. AI 모델을 활용한 신장 평가는 이러한 과정을 혁신적으로 개선할 것으로 기대된다.

     

    신장 기능의 핵심, ‘신장 피질’ 부피

    서울대병원 이식혈관외과 민상일 교수는 중앙대병원 조은아 교수, 세브란스병원 이주한 교수, 온코소프트 김진성 대표와 함께 연구팀을 꾸려 연구를 진행했다. 2010년부터 2020년까지 각 기관에서 신장 기증 수술을 받은 1,074명의 데이터를 확보하고, 이를 바탕으로 AI 기반 CT 이미지를 활용해 신장 피질 부피를 측정했다. 그 결과를 이식 수술 후 신장 기능 저하 추세와 비교해 둘 사이의 연관성을 분석했다.

    신장 피질은 신장 기능을 담당하는 중요한 부분이다. 혈액 여과 및 노폐물 제거를 담당하는 첫 단계인 ‘사구체’가 피질에 위치하기 때문이며, 여러 호르몬을 생성하고 전해질 균형, 수분 균형 등 생리적 과정을 조절하는 역할을 하기 때문이다. 즉, 신장 피질 부피를 정확하게 측정할수록 신장 기능 예측의 정확도 역시 높아진다.

     

    AI를 활용한 정확도 높은 부피 측정

    기존에는 CT나 MRI 촬영 후 신장 구조를 시각화한 다음, 이를 통해 피질 부위를 수작업으로 측정하는 방식을 주로 사용했다. 이는 시간 소요는 물론 측정자의 경험에 따라 결과가 달라질 수 있었다. 기술이 발달하면서 자동화 소프트웨어를 사용하려는 시도가 없었던 것은 아니지만, 정확성이나 효율성 면에서 한계가 있었다.

    연구팀이 활용한 AI 모델은 기증 전 CT 이미지를 분석하여 신장의 피질 부피를 자동으로 측정하는 방식이다. 가장 먼저 정확성이 중요한 만큼, 연구팀은 AI로 측정한 신장 피질의 부피와 수작업으로 직접 측정한 부피를 비교함으로써 정확성을 검증했다. 

    그 결과 AI 모델로 측정한 부피가 유사 계수 1중 0.97을 기록해 수작업으로 직접 측정한 것과 거의 흡사하다는 점을 확인했다. 또한, AI 예측 경계와 실제 측정된 경계 간의 최대 오차는 0.76mm로, 매우 정확도가 높다는 결론을 얻었다.

    연구팀(좌) 및 AI(우)가 그린 신장 피질. AI 모델이 실제 신장 피질 부피를 매우 정확하게 측정할 수 있음 / 출처 : 서울대병원
    연구팀(좌) 및 AI(우)가 그린 신장 피질. AI 모델이 실제 신장 피질 부피를 매우 정확하게 측정할 수 있음 / 출처 : 서울대병원

     

    60세 이상 기증자, 수술 후 기능 저하 경향 커

    다음으로 연구팀은 AI 모델을 사용해 측정한 신장 피질 부피와 기증 후 신장 기능 사이의 연관성을 분석했다. 신장 기능 평가의 핵심 지표인 ‘추정 사구체 여과율(eGFR)’의 변화를 통해, 기증 후 시간 경과에 따라 신장 기능이 얼마나 감소하는지를 확인했다.

    분석 결과, 60세를 기점으로 그보다 고령의 기증자일수록 eGFR이 더 크게 감소하는 경향을 보였다. 다만, 수술 전 신장 피질 부피가 큰 기증자의 경우, 기증 후 기능 저하가 덜 발생하는 경향을 보였다. 

    연구팀은 이를 바탕으로 AI를 활용해 신장 피질 부피를 높은 정확도로 측정하고, 이를 기증 후 신장 기능 저하를 예측하기 위한 중요 지표로 활용할 수 있다고 강조했다. 또한, 이 모델을 활용한다면 신장이식 수술의 성공률은 물론, 기증자 안전성을 향상시키는데 크게 기여할 것으로 보았다.

    이번 연구는 국제외과학저널(International Journal of Surgery, IF=12.5) 온라인판에 게재됐다.

    신장 기증 후 신기능 변화. 고령 기증자(빨강)는 젊은 기증자(파랑)에 비해 기증 후 초기 1~3년 동안 신기능이 더 크게 감소하는 경향을 보임 / 출처 : 서울대병원
    신장 기증 후 신기능 변화. 고령 기증자(빨강)는 젊은 기증자(파랑)에 비해 기증 후 초기 1~3년 동안 신기능이 더 크게 감소하는 경향을 보임 / 출처 : 서울대병원
    서울대병원 이식혈관외과 민상일 교수(좌), 중앙대병원 이식혈관외과 조은아 교수(우) / 출처 : 서울대병원
    서울대병원 이식혈관외과 민상일 교수(좌), 중앙대병원 이식혈관외과 조은아 교수(우) / 출처 : 서울대병원

     

  • 수술 전 껌 씹으면 메스꺼움 및 구토 예방 효과적

    수술 전 껌 씹으면 메스꺼움 및 구토 예방 효과적

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    수술 전 껌을 씹으면 수술 후에 흔히 발생하는 증상인 메스꺼움과 구토를 줄일 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

    가톨릭대학교 서울성모병원 마취통증의학과 고현정 교수와 채민석 교수 연구팀은 양성 난소 종양을 제거하기 위해 로봇 보조 복강경 수술을 받은 여성 환자 88명을 분석한 결과를 발표했다. 수술 직전 약 15분에 걸쳐 무설탕 껌을 씹은 그룹 44명의 경우, 수술 후 항구토제 등 후속 처방 사례가 감소했다는 내용이다.

    수술을 마친 후 발생하는 오심(메스꺼움)과 구토는 매우 흔한 증상이다. 특히 로봇 및 복강경 수술의 경우 최소침습수술법이라는 장점이 있지만, 수술 기법상 복강 내에 이산화탄소를 주입하게 되는 만큼 수술 후 부작용이 흔하게 나타났다. 

    특히 여성, 흡연자, 멀미 경험이 있는 환자들은 수술 후 70% 이상이 심한 메스꺼움이나 구토를 겪는 것으로 알려져 있다. 생명과 연관될 만큼 심각하지는 않지만 괴롭고 불쾌한 증상인 것은 사실이다. 따라서 위험 인자가 있는 환자들에게 사전에 항구토제 처방 등 예방조치가 행해지는 것이 일반적이었다.

     

    수술 후 껌 씹기는 기존에도 인정

    이러한 부작용을 예방하는데 ‘껌 씹기’가 효과가 있다는 것은 기존에도 인정되던 내용이다. ‘근거 중심 의학’을 지향하는 코크란 리뷰(Cochrane Review)를 비롯한 메타 연구에서도 수술 후 껌을 씹는 행위가 위장 운동을 활성화시켜 장 꼬임을 방지하고 회복을 촉진한다는 내용이 언급된 바 있다. 

    이번 연구는 위와 같은 기존 연구 사실에 근거, ‘수술 후’가 아닌 ‘수술 전’ 껌 씹기가 효능이 있는지를 평가하고자 진행됐다. 실험에 참가한 88명의 환자는 무작위 배정을 통해 44명씩 두 그룹으로 나뉘었다. 

    실험군에 해당하는 참여자들은 수술 직전 통제된 환경에서 15분간 무설탕 껌을 씹었다. 보다 명확한 결과를 얻어내기 위해, 수술 후 부작용 여부를 확인할 때도 어떤 환자가 어떤 그룹에 속해있는지 알 수 없도록 하는 방식으로 진행했다. 

    이와 같은 연구 수행 결과, 수술 전 껌을 씹는 것이 수술 후 부작용 발생을 줄이는 경향이 있음을 확인할 수 있었다. 껌을 씹고 나서 수술을 진행한 그룹 중 구토 후유증으로 치료제를 투여한 인원은 21명이었으며, 9명은 구토방지제 투여가 필요하지 않았다. 반대로 껌을 씹지 않은 그룹은 37명이 치료제를 투여했고, 구토방지제 투여가 필요하지 않은 경우는 2명으로 나왔다.

    ​껌을 씹은 그룹은 수술 후 조치가 필요 없는 비율이 더 높게 나타났다 / 출처 : 가톨릭대학교 서울성모병원
    ​껌을 씹은 그룹은 수술 후 조치가 필요 없는 비율이 더 높게 나타났다 / 출처 : 가톨릭대학교 서울성모병원

     

    수술 전 금식 원칙은?

    한 가지 짚고 넘어갈 부분이 있다. 보통 수술에 들어가기 전에는 일정 시간 동안 금식하는 것이 원칙이다. 몇 가지 이유가 있지만, 그중 가장 대표적인 것은 마취로 인한 구토 발생 가능성 때문이다. 수술 중 마취로 구토가 발생할 수 있고, 이때 위에 음식물이 남아있으면 구토와 함께 기도가 막히거나 기도로 음식물이 넘어가는 사고가 발생할 수 있기에 이를 예방하기 위함이다.

    하지만 2014년 미국마취학회(ASA)에서는 연례 회의를 통해 ‘수술 전 금식 기간에 껌을 씹는 것은 안전하다’라는 내용으로 발표한 바 있다. 이러한 내용이 2023년 ‘수술 전 단식을 위한 진료지침’ 개정판에 반영됐으며, 이에 따라 수술 전 껌을 씹는다고 수술을 연기할 필요가 없음이 확정됐다.

    연구를 주도한 마취통증의학과 고현정 교수는 “로봇 및 복강경 수술은 많은 이점을 가지고 있지만, 복강 내 이산화탄소를 주입하는 방식으로 인해 환자들이 구토를 경험하는 비율이 높다”라며 “이러한 문제를 비약물적 개입으로 경감하는 것이 이번 연구의 주안점”이라고 이야기했다.

     

    자의적인 껌 씹기가 허용되는 것은 아냐

    이번 연구는 충분히 유의미한 결과지만, 이를 통해 환자들이 임의로 껌을 씹도록 허용하기에는 아직 시기상조로 보인다. 이번 연구는 철저하게 통제된 환경에서 일괄적인 제품을 활용한 사례인 데다가, 일반화할 정도로 많은 참여자를 대상으로 한 것이 아니기 때문이다.

    다만, 의료진에 의해 잘 통제된 환경이라면 충분히 도움이 될 가능성이 있어보인다. 무엇보다 약물을 사용하지 않는 방법으로 부작용을 줄일 수 있다는 점에서 주목받을 만하다. 변수가 될 수 있는 요소를 토대로 추가 연구가 진행된다면, 머지 않아 공식적으로 진료지침에 반영될 가능성도 충분해보인다.

    한편, 이번 연구결과는 고현정 교수를 교신저자로, 채민석 교수를 제 1저자로 하여 국제학술지 'Medicina' 최근 호에 게재됐다.

    마취통증의학과 고현정 교수(좌)와 채민석 교수(우) / 출처 : 가톨릭대학교 서울성모병원
    마취통증의학과 고현정 교수(좌)와 채민석 교수(우) / 출처 : 가톨릭대학교 서울성모병원

     

  • 기존보다 약 100배 정밀한 센서 개발, 의료 현장 및 연구에 기여할 것

    기존보다 약 100배 정밀한 센서 개발, 의료 현장 및 연구에 기여할 것

    출처 : 카이스트 연구뉴스
    출처 : 카이스트 연구뉴스

    카이스트 바이오및뇌공학과 장무석 교수 연구팀이 기존 기술보다 100배 가량 정밀한 공간 해상도를 갖는 ‘빛 측정 센서’를 개발했다. 이는 세계 최초로 ‘메타 표면’을 적용해 성능을 대폭 향상시킨 파면 센서를 이용한 사례로, 복잡한 물체를 단일 측정 방식으로 이미지화 하는 기술이다.

     

    ‘메타 표면’이 적용된 기술

    메타 표면은 나노미터(㎚, 10억 분의 1미터)에서 마이크로미터(㎛, 100만 분의 1미터) 범위에 해당하는 초정밀 수준의 기하학적 구조로 만들어진 평면을 말한다. 각기 다른 형태와 크기로 이루어진 나노 구조체들이 배치된 평면으로, 전자기파가 가지는 여러 가지 특성을 매우 정밀한 수준에서 제어할 수 있다.

    이 기술을 광학기기에 적용할 경우, 의료 현장에서 널리 사용되는 기술들의 성능을 대폭 향상시킬 수 있게 된다. 예를 들어, 초음파 이미지를 보다 정밀하게 생성할 수 있다거나, 특정 생체 분자나 화학 물질을 보다 빨리 감지해냄으로써 질병 발생 가능성을 더 빨리 찾아낼 수 있다. 

    무엇보다, 나노미터 수준의 정밀한 구조체가 활용된 기술이므로, 장비나 기기의 소형화도 가능하다. 연구팀은 메타 표면의 우수한 성능을 활용해, 초소형·다기능 메타 파면 센서를 개발하는데 주력하겠다고 밝힌 바 있다. 즉, 이 기술이 상용화될 경우, 병원 외에서도 사용할 수 있는 소형 이동식 진단 장비가 만들어질 수도 있다.

     

    기존 기술 대비 100배 성능

    기존 ‘샥-하트만 파면 센서(Shack-Hartmann wavefront sensor)’는 안과 이미징부터 레이저 치료 및 수술, 로봇 수술 등에 널리 사용돼 왔다. 마이크로 렌즈 배열과 카메라를 결합한 구조로, 간단한 구조 및 높은 내구성을 지녀 의료 현장 및 산업 현장에 널리 사용돼 왔다. 

    하지만 이 기술은 마이크로 렌즈의 크기 문제로 ‘공간 해상도’가 1㎟당 100개 수준으로 제한된다. 이 때문에 보다 정밀한 수준에서 복잡한 구조를 갖는 물체의 이미지를 보여줄 수 없다는 한계가 있었다.

    카이스트 연구팀은 나노 공정 기술을 기반으로 제작된 메타 표면을 이용해 공간 해상도 문제를 해결했다. 메타 표면 기술로 제작된 메타 렌즈를 활용, 샥-하트만 파면 센서에 비해 약 100배 가량 높은 공간 해상도를 이미징해낸 것이다. 연구팀은 이를 ‘메타 샥-하트만 파면 센서’라고 이름 붙였다. 

    1㎟당 10,000개 가까이의 픽셀을 이미징할 수 있게 됨으로써, 기존 기술로 측정할 수 없었던 보다 정밀하고 복잡한 구조체의 위상 이미지를 얻는 데 성공한 것이다.

    또한, 연구팀은 메타 샥-하트만 파면 센서를 통한 3차원 위치 추적 테스트 결과, 기존보다 약 10배 큰 시야각을 가지는 것을 확인했다. 거의 모든 가시광선 영역에서 작동하며, 넓은 시야각만큼 보다 넓은 영역에서 특정 개체의 3차원 위치 추적이 가능해진 것이다.

    연구를 주도한 연구팀의 고기현 박사는 “메타-샥 하트만 파면 센서는 기존 기술보다 견고하면서 작은 크기를 가지는 장비로서, 초기 질병 진단, 제조 공정의 결함 검출, 자율 주행 등 다양한 분야에 적용될 수 있을 것으로 기대된다”라고 밝혔다.

    기존보다 훨씬 정밀도 높은 의료 이미지를 얻을 수 있을 것으로 기대된다 / Designed by Freepik (https://www.freepik.com/)
    기존보다 훨씬 정밀도 높은 의료 이미지를 얻을 수 있을 것으로 기대된다 / Designed by Freepik (https://www.freepik.com/)

     

    어떤 일이 가능해지나?

    메타 샥-하트만 파면 센서가 의료 현장에 적용될 경우, 가장 먼저 기존보다 훨씬 정확한 진단 및 분석이 가능해질 것으로 예상된다. 높은 해상도로 물체의 모양과 구조를 파악할 수 있고, 넓은 시야각으로 정확한 위치를 추적할 수 있기 때문이다. 

    이는 세포나 조직의 미세 구조를 보다 정밀하게 분석할 수 있는 환경을 제공한다. 즉, 암세포와 같은 위험 인자를 보다 크기가 작은 상태에서도 발견, 조기 진단을 할 수 있을 것이고, 세포나 조직 단위에서 진행되는 질병의 예후를 모니터링하는 데도 뚜렷한 기여를 할 수 있을 것이다.

    다음으로, 물체의 구조에 대한 해상도가 대폭 증가하는 만큼, 화학 염색 없이도 세포 등 미세구조를 관찰할 수 있게 될 것이다. 이는 생체 조직에 대한 비침습적 접근을 가능하게 할 것이다. 환자 안전성, 감염 위험성, 진단 정확성 면에서 기존 침습적 방식의 조직 검사를 완벽하게 대체할 수 있는 가능성이 열리는 셈이다.

    같은 크기에서 해상도가 100배 가량 높아졌다는 것은, 달리 말하면 100분의 1 크기에서 같은 수준의 해상도를 보장할 수 있다는 의미이기도 하다. 이는 기존의 대형 장비와 유사한 수준의 성능을 가졌으되 훨씬 작은 장비를 만들 수도 있음을 뜻한다. 

    이는 병원 외에서 긴급한 정밀 진단이 필요할 경우, 보다 신속하게 진단 및 분석이 가능해질 수도 있음을 시사한다. 외부 응급현장에서 빠른 결정을 내려야 하는 경우, 보다 정확한 근거를 제공할 수 있을 것이다.

     

    현장 외 연구 분야에도 기여

    이밖에도 다양한 분야에서 응용이 가능할 것으로 보인다. 세포 생물학, 병리학, 조직 공학 등 현장 외의 의료 연구 분야에도 폭넓은 기여를 할 것으로 기대된다. 예를 들면 줄기세포의 성장 및 분화를 관찰하는데 응용하거나, 암세포의 성장 및 침윤 등의 특성을 보다 세밀한 수준에 분석해낼 수 있게 될 것으로 보인다. 기존까지 밝혀낼 수 없었던 질병의 기전을 알아낼 기회가 열릴 수도 있다.

    보다 정밀한 진단과 데이터 수집은 환자 개개인에 대한 정확한 의료 데이터를 축적할 수 있게 할 것이다. 이를 통해 개인 맞춤형 치료는 물론, 의료 서비스의 질을 향상시키는 길로 한 걸음 더 나아가게 될 것이다.

    바이오및뇌공학과 장무석 교수(좌)와 이번 연구를 주도한 고기현 박사(우)
    바이오및뇌공학과 장무석 교수(좌)와 이번 연구를 주도한 고기현 박사(우)

     

  • 서울성모병원, 비침습적인 지방간질환 진단법 연구 진행

    서울성모병원, 비침습적인 지방간질환 진단법 연구 진행

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    가톨릭대학교 서울성모병원 소화기내과 성필수 교수가 대사이상 지방간질환을 진단하기 위한 ‘비침습적’ 진단법 개발 과제에 연구 책임자로 선정됐다. 

     

    대사이상 지방간질환이란?

    지방간은 흔히 알코올성 지방간과 비알코올성 지방간으로 나뉜다. ‘대사이상 지방간질환’은 본래 ‘비알코올성 지방간질환’으로 불리던 질병으로, 최근 국제 학계의 흐름에 맞게 한글 명칭을 변경했다. 

    정상적인 간에는 약 5% 정도의 지방이 존재하며, 그 이상 지방이 쌓이면 지방간질환이 발생한다. 흔히 과음으로 인해 발생한다는 인식이 있지만, 술을 마시지 않더라도 지방간을 유발할 수 있는 요인은 다양하다. 서울성모병원 측의 자료에 따르면 지방간 환자의 약 80%가 술 이외의 원인으로 발생한다. 

    그러나 ‘비알코올성’이라는 명칭은 술 이외의 원인을 하나로 뭉뚱그리는 듯한 뉘앙스가 담겨 있다. 지방간질환은 비만, 당뇨, 고지혈을 비롯한 여러 대사 이상으로 인해 발생할 수 있다. 알코올이라는 표현이 강조된 명칭으로 인해, 다른 대사 이상 요인을 간과하기 쉽다는 것이 ‘대사이상’이라는 명칭으로 변경하게 된 이유다. 

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    환자 부담 덜어주는 비침습적 진단

    비침습적 진단법이란 외부로부터 기기를 삽입할 필요가 없는 진단법을 말한다. 기존에 활용되는 침습적 진단법은 바늘을 삽입하거나 수술 등의 방식으로 조직 검체를 채취하는 방법을 일컫는다. 

    침습적 진단법은 환자 부담, 감염 위험, 진단 정확성, 병원 측 자원 소모 등 여러 가지 면에서 한계가 지적돼 왔다. 이에 진단 효율성 및 환자 안전과 편의성 등을 만족할 수 있는 비침습적 진단법을 개발하고자 하는 것이다.

    현재 대사이상 지방간질환의 정확한 진단법은 간 조직검사로, 본래 침습적인 방법이다. 성필수 교수에 의하면 세계적으로 비침습적 검사 방법이 다방면으로 발전하고 시도되고 있다. 성 교수는 이번 연구과제를 통해 ‘혈액 검사’만으로 정확성을 높인 진단법을 개발하겠다는 포부를 밝혔다. 간질환과 관련된 특정 지표를 혈액에서 탐지하고 이 데이터를 분석하여 정확한 진단을 내릴 수 있는 방법이 기대된다.

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    유전적 변이 분석법 임상평가 예정 

    한편, 성필수 교수는 이번 연구를 통해 이미 검증돼 있는 ‘단일염기다형성(SNP)’ 기술을 임상에 적용하고 평가한다. SNP 기술은 유전자 내에서 발생하는 염기체 변이를 분석하는 방법이다. 지방간이나 간경변 등 간질환과 관련된 SNP를 식별해 질병의 발생 여부 또는 발생 위험을 판단하는 원리다. 

    이로써 간질환을 조기에 예측·진단하고 진행 단계별 진단과 치료로 효과를 높인다는 계획이다. 간질환은 보통 상당 부분 진행된 뒤에야 증상이 나타나는 것이 일반적이다. 조기 예측과 진단이 가능해지면, 발병 위험이 보일 때 예방 조치를 취하거나 진행 초기 단계에 있는 환자를 효과적으로 치료할 수 있게 될 것으로 기대된다.

    이번 개발 과제는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 주관하는 ‘2024년 바이오 의료기술 개발사업’의 일환이다. ‘대사이상 지방간질환 진단 다중융합시스템 개발’이라는 테마로 최대 5년 간 최대 60억 원의 개발비용을 지원받는다. 제노헬릭스, 가톨릭의대 은평성모병원, 가톨릭의대 의정부성모병원, 연세대학교, 성균관대학교가 공동으로 연구를 진행한다.

    소화기내과 성필수 교수 / 출처 : 가톨릭대학교 서울성모병원
    소화기내과 성필수 교수 / 출처 : 가톨릭대학교 서울성모병원

     

  • 뇌, 척수 림프종에도 PET/CT 검사 활용 가능

    뇌, 척수 림프종에도 PET/CT 검사 활용 가능

    출처 : 서울아산병원
    출처 : 서울아산병원

    림프종은 림프계에서 발생하는 암이다. 일반적으로 림프종 진단이 내려질 경우, 현재 몇 기인지를 판별할 때와 선택한 치료법이 효과가 있는지를 판정하기 위한 표준 검사법으로 PET/CT 검사를 활용한다. 

    PET는 ‘양전자 방출 단층촬영’이라 하여, 방사성 물질을 체내 주입해 종양 세포를 확인하는 방식이다. 종양 세포가 일반 세포보다 더 많은 에너지를 필요로 한다는 점을 활용한 검사법이다. CT는 X-ray를 이용해 인체 단면 이미지를 생성하는 단층촬영법이다. PET/CT는 이 두 가지를 동시에 수행해, 양쪽 검사로부터 얻은 정보를 결합하는 방식이다.

     

    일반 림프종과 다른 검사법이 쓰이는 이유

    일반적으로 림프종에 있어서는 PET/CT가 표준 검사법으로 자리잡은지 오래됐다. 하지만 뇌 또는 척수에 발생하는 ‘원발성 중추신경계 림프종’에서는 여전히 MRI(자기공명영상)가 표준 검사법으로 사용돼 왔다. 

    이유는 몇 가지가 있다. 먼저 ‘혈뇌장벽’으로 인해 PET 스캔이 정확하지 않을 수 있다는 점이다. PET 검사는 방사성 물질을 주입해 종양 세포를 추적하는 원리다. 하지만 뇌로 들어가는 약물이나 화학물질을 조절하는 혈뇌장벽으로 인해, 방사성 물질이 뇌 조직 내부로 잘 들어가지 못하는 경우가 생긴다. 이렇게 되면 스캔 결과에 대한 신뢰도가 낮을 수밖에 없다. 

    결과 해석에 있어서도 한계가 있었다. 먼저 PET/CT 결과를 통해 뇌의 정상적인 활동과 종양의 대사 활동을 구분하는 것이 까다로울 수 있다는 점, 치료를 진행했을 때 나타날 수 있는 염증 반응 등을 종양이 재발한 것으로 잘못 해석할 우려가 있다는 점 등이다.

    기존의 검사법이 미비했다면 다른 방법을 찾았겠지만, MRI는 뇌와 척수의 구조적 변화 또는 병변을 정확하게 평가할 수 있는 방법이었다. 방사선 노출이 없고 종양의 위치, 크기 등을 명확하고 세밀하게 파악할 수 있었기 때문에 굳이 리스크가 있는 PET/CT를 적극적으로 활용할 필요가 없었던 것이다.

     

    정량 측정, 모니터링에 유용한 PET/CT

    서울아산병원 종양내과 윤덕현·조형우 교수, 핵의학과 김재승·오민영 교수팀은 원발성 중추신경계 림프종 환자에게도 PET/CT가 유용하게 활용될 수 있음을 밝혀냈다.

    본래 MRI는 자기장을 활용해 세부 이미지를 촬영하는 기술로, 종양의 위치나 크기, 구조 등을 파악할 때 유용하다. 한편 PET/CT는 종양의 생물학적 활동을 정량적으로 측정하는데 유용하다. 따라서 치료를 진행한 후 효과가 있었는지에 대해서는 PET/CT로 정확하게 측정해낼 수 있다.

    윤덕현·김재승 교수팀은 2006년부터 2020년까지 신규 진단을 받은 원발성 중추신경계 림프종 환자 268명을 대상으로 MRI와 PET/CT 검사 결과를 비교했다. 둘 중 어떤 검사 방식이 환자의 예후 평가 및 치료 모니터링에 더 효과적인지를 비교하기 위함이다.

    연구 결과, PET/CT 검사로 측정할 수 있는 ‘종양 부피’와 ‘치료 후 대사반응’이 환자의 생존 기간에 중요한 인자라는 결론을 얻었다. 특히 치료 후 PET/CT로 측정한 대사 반응 검사 결과, 종양의 대사 활동이 없어진 환자군은 전체 생존기간 평균 62개월, 종양의 대사 활동이 남아있는 환자군은 전체 생존기간 21개월로 뚜렷한 차이를 보였다. 반면, MRI로 측정한 종양의 치료 반응 정도는 환자들의 예후 평가에 있어 변별력을 보이지 않았다.

     

    진단 검사는 MRI, 치료 후 평가는 PET/CT

    이번 연구결과는 MRI에 비해 PET/CT가 우수한 성과를 낼 수 있는 영역이 있음을 보여준다. 다만, 원발성 중추신경계 림프종의 진단 및 병기 설정에 있어서의 정확성은 여전히 MRI가 더 낫다. 영역을 나누자면, 진단을 위한 검사로는 MRI가, 예후 평가 및 치료 후 평가는 PET/CT가 더 유용하다고 할 수 있다.

    윤덕현 서울아산병원 종양내과 교수는 “종양의 해부학적 위치와 크기를 알려주는 MRI와 대사활성도를 측정하는 PET/CT가 서로 보완적으로 쓰인다면, 최적의 치료 전략을 수립할 수 있을 것”이라고 말했다.

    이번 연구는 원발성 중추신경계 림프종 환자에게서 역할이 충분히 정의되지 않았던 PET/CT 유용성을 입증했다는 데서 의의가 있다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘뉴로-온콜로지(Neuro-Oncology, IF=16.4)’에 게재됐다.

    ▲(왼쪽부터) 서울아산병원 종양내과 윤덕현, 조형우 교수, 핵의학과 김재승, 오민영 교수 / 출처 : 서울아산병원
    ▲(왼쪽부터) 서울아산병원 종양내과 윤덕현, 조형우 교수, 핵의학과 김재승, 오민영 교수 / 출처 : 서울아산병원

     

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