스위스 로잔聯邦工大 硏究팀이 硬膜外 電氣刺戟(EES) 治療가 下半身 痲痹 患者의 步行 能力을 改善하는 過程을 細胞 水準에서 밝혔다. EPFL 提供
科學者들이 脊髓가 損傷돼 움직임이 不便한 患者가 步行能力을 回復하는 過程에서 神經細胞(뉴런)가 어떻게 變化하는지를 糾明했다. 脊髓 損傷 患者의 回復 過程을 細胞 水準에서 밝힌 것으로 下半身 痲痹 患者를 治療하는 데 寄與할 展望이다.
그레그와르 쿠르틴 스위스 로잔聯邦工大(EPFL) 硏究팀은 電氣刺戟으로 척수손상 患者의 步行을 改善하는 硏究를 長期間 遂行하면서 電氣刺戟에 反應하고 回復하는 데 影響을 주는 뉴런을 確認하고 硏究結果를 國際學術誌 '네이처' 11月 9日(現地時間)字에 發表했다.
쿠르틴 敎授팀은 10年 넘게 脊髓 損傷으로 下半身이 痲痹된 患者에게 硬膜外 電氣刺戟(EES)을 加害 步行能力을 改善시키는 硏究를 遂行하고 있다. 2016年 下半身이 痲痹된 원숭이의 腦와 脊髓에 電氣刺戟을 加해 正常的으로 걷게 할 수 있다는 硏究 結果를 發表했다. 以後 같은 治療를 사람에게도 適用하는 硏究를 進行하고 2018年 成果를 公開했다. 硏究팀의 EES 治療를 받은 下半身 痲痹 患者 3名이 一週日 만에 다리를 움직이고 5個月 再活訓鍊을 거쳐 電氣刺戟 없이 다리를 움직이는 데 成功했다는 成果다. 올해 2月에는 하반신이 完全이 痲痹된 患者 3名의 脊髓에 電極을 移植해 다시 걷고 自轉車를 탈 수 있을 程度로 회복시킨 硏究結果를 國際學術誌 '네이처 메디신'에 發表하기도 했다.
EES는 元來 痛症을 緩和하기 위해 開發된 治療法인데 一連의 硏究 結果를 통해 損傷된 脊髓 아래 살아있는 뉴런(神經細胞)을 刺戟하는 데도 效果가 있다는 事實이 어느 程度 立證된 셈이다.
硏究팀은 여기에서 멈추지 않고 下半身 痲痹 患者를 위한 EES 治療法을 持續的으로 改善했다. 電氣刺戟을 주는 位置를 脊椎 뒤에서 옆쪽으로 바꿔 個別 神經까지도 刺戟할 수 있도록 하거나 태블릿을 利用해 患者가 願하는 움직임의 形態를 選擇하면 그에 맞는 信號가 腹部에 移植한 神經刺戟機로 傳達돼 必要한 筋肉이 움직이는 시스템을 具現했다. 그 結果 患者들은 自轉車를 타는 것은 勿論 水泳을 하고 서서 술을 마실 수 있을 程度로 日常을 回復했다.
하지만 電氣刺戟이 어떻게 下半身 痲痹 患者의 步行能力을 改善시키는지 確認하기는 어려웠다. EES 治療法의 效果가 立證됐어도 電氣刺戟이 神經回路를 再組織하고 뉴런을 회복시키는 仔細한 메커니즘을 알지 못했던 것이다.
硏究팀은 지난 9日 네이처에 發表한 論文을 통해 처음으로 電氣刺戟의 神經細胞에 어떤 變化를 주는지 分析하고 硏究結果를 公開했다. 硏究팀은 脊髓損傷이 일어난 쥐 모델에 電氣刺戟을 加한 뒤 再活 段階 別로 遺傳子 發現 變化를 分析해 뉴런 地圖를 製作했다. 回復 過程에서 個別 뉴런의 變化를 살필 수 있게 된 것이다.
이 過程에서 EES에 依해 反應하고 活性化되는 特定 種類의 뉴런(SC
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)을 確認하는 데 成功했다. 이 뉴런들은 實際로 步行能力을 回復하는 데 重要한 役割을 한 것으로 나타났다. 이 뉴런을 抑制하면 電氣刺戟을 줘도 步行能力이 回復되지 않았고 反對로 이 뉴런을 活性化시키면 電氣刺戟 없이도 步行能力이 回復됐다.
이番 硏究는 向後 下半身 痲痹 患者를 治療하고 더 複雜하게 움직일 수 있도록 하는 데 重要한 情報로 活用될 展望이다. 쿠르틴 敎授는 論文에서 "脊髓損傷 後 步行能力을 回復하는 데 關與하는 뉴런을 確認했다"며 "더욱 複雜한 行動을 理解하는 뉴런 地圖를 마련하기 위한 基盤이 될 것"고 말했다.
