국내 연구진이 두개골에 구멍을 뚫어 뇌 깊숙이 전극을 삽입해야 하는 수술 대신 비침습적이면서 무선으로 뇌 신경세포를 활성화해 퇴행성 뇌 질환의 일종인 파킨슨병 증상을 완화할 수 있는 새로운 치료법을 제시했다. 기초과학연구원(IBS)은 나노의학 연구단 천진우 단장(연세대 언더우드 특훈교수)과 곽민석 연구 위원(연세대 고등과학원 교수) 연구팀이 자기장을 이용해 뇌 심부 신경세포를 활성화해 파킨슨병 치료가 가능한 '나노-자기 유전학 기반 뇌심부자극술'을 개발했다고 4일 밝혔다. 외과적 수술인 뇌심부자극술(DBS)은 뇌 심부에 전극을 심고 흉부 피하에 설치되는 자극 발생기를 통해 뇌에 전기자극을 주는 방식으로, 신경세포 간 신호를 조절해 파킨슨병의 증상을 완화할 수 있다. 그러나 뇌출혈 및 조직 손상과 같은 심각한 부작용이 발생할 수 있다. 또 전기자극이 가해지는 동안에만 치료 효과가 유지된다는 단점이 있다. 연구진은 이전 연구에서 개발한 나노-자기 유전학 기술을 DBS에 적용하는 방법을 고안했다. 나노-자기 유전학은 자기장을 이용해 뇌의 특정 신경세포를 무선으로 활성화해 뇌 기능을 제어할 수 있는 기술이다. 운동 장애를 가진 파킨슨 쥐에 이 기술을 적용, 자기장
노인, 뇌졸중 환자, 외상 환자들의 다양한 재활치료에 활용되는 웨어러블 로봇이 착용자의 땀, 각질 등에도 끄떡없이 장기간 안정적으로 제어되도록 돕는 근전도 센서 기술이 개발됐다. 한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 정재웅 교수와 기계공학과 김정 교수 연구팀이 피부 상태에 영향받지 않는 고품질 전기 생리 신호 측정이 가능한 신축·접착성 마이크로니들(Microneedle·머리카락과 굵기와 유사한 수준의 미세한 바늘로 구성된 패치) 센서를 개발했다고 최근 밝혔다. 다양한 재활치료에 활용되는 웨어러블 로봇이 사람의 움직임 의도를 인식하기 위해서는 몸에서 발생하는 근전도를 정확하게 측정하는 웨어러블 전기 생리 센서가 필요하다. 기존 센서들은 오래 쓰면 신호 품질이 떨어지거나 피부의 털, 각질, 땀 등의 영향을 많이 받는다. 이러한 단점은 장시간 신뢰성 높은 웨어러블 로봇 제어를 힘들게 한다. 연구팀은 부드러운 실리콘 중합체 기판을 활용, 마이크로니들을 집적해 신축·접착성 마이크로니들 센서를 제작했다. 단단한 마이크로니들이 저항이 큰 피부의 각질층을 투과해 피부 접촉 저항을 효과적으로 낮춰 털, 각질, 땀, 이물질로 피부가 오염돼도 고품질의 전기 생리 신호를
라이프시맨틱스는 '피부암 영상 검출·진단 보조 소프트웨어(SW)'의 병원 내 임상시험을 완료했다고 30일 밝혔다. 이에 따라 라이프시맨틱스는 다음 달 최종 임상시험 결과 보고서를 발표하고, 식품의약품안전처의 의료기기 인허가 과정을 진행할 예정이다. 이 소프트웨어는 라이프시맨틱스가 과학기술정보통신부와 정보통신산업진흥원이 주관하는 인공지능(AI) 정밀 의료 관련 사업인 '닥터앤서 2.0'을 통해 구축한 의료 AI다. 고가의 장비 대신 스마트폰으로 촬영한 이미지로 피부암을 감별할 수 있다. 라이프시맨틱스는 경북대병원, 계명대 동산병원, 영남대병원에서 이 소프트웨어의 임상적 유효성을 평가해왔다. 라이프시맨틱스는 모발 밀도 분석 SW, 가정 혈압 예측 SW, 고혈압 합병증 예측 SW, 전립선암 발생 예측 SW에 대한 임상도 차질 없이 완료하겠다고 밝혔다.
인체에 안전하면서도 신체 기관별 맞춤형 제작이 가능한 의료용 접착제가 개발됐다. 포항공대(포스텍) 화학공학과·융합대학원 차형준 교수, 화학공학과 박사과정 양장우씨, 대구경북첨단의료산업진흥재단 신화희 선임연구원, 부경대 스마트헬스케어학부 송강일 교수 공동 연구팀은 홍합에서 유래한 접착 단백질을 사용해 '맞춤형 수중 생체 접착 패치'를 개발했다고 29일 밝혔다. 최근 체내 기관에서 발생한 구멍과 상처를 봉합하기 위한 접착제 연구가 활발하게 진행되고 있다. 의료용 생체접착제는 체내 수중환경에서도 강력한 접착력을 유지하면서도 생분해 시간을 조절할 수 있어야 한다. 차형준 교수 연구팀은 세계 최초로 홍합에서 유래한 접착 단백질을 사용해 의료용 접착제를 개발한 뒤 연구를 확장해 왔다. 연구팀은 이번 연구에서 홍합 접착 단백질과 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산을 결합해 맞춤형 접착패치를 제작했다. 이 패치는 건조한 상태에서는 접착력이 없지만 몸속처럼 습도가 높은 환경에서는 강력한 접착력을 지닌다. 폴리아크릴산과 폴리메타크릴산 비율을 조절하면 생분해 시간과 기계적 경도 등 특성을 자유롭게 조절할 수도 있다. 신체 기관별 구조와 생물학적 환경을 고려한 맞춤형 접착제 시스템도 도
금 간 뼈에 '뼈 반창고' 같은 역할을 할 수 있는 신소재가 개발됐다. 한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 전남대 융합바이오시스템기계공학과 김장호 교수팀과 함께 하이드록시아파타이트(HAp)의 고유한 골 형성 능력을 활용, 압력을 가했을 때 전기적 신호가 발생하는 압전(壓電) 생체 모방 지지체를 개발했다고 26일 밝혔다. 하이드록시아파타이트는 뼈나 치아에서 발견되는 염기성 인산칼슘으로, 생체 친화적 특징이 있다. 충치를 예방해 치약에도 쓰이는 미네랄 물질이다. 앞선 압전 지지체 연구들은 압전성이 뼈 재생을 촉진하고 골 융합을 향상하는 효과를 다양한 고분자 기반 소재에서 확인했지만, 최적의 골조직 재생에 필요한 복잡한 세포 환경을 모사하는 데 한계가 있었다. 연구팀은 하이드록시아파타이트 고유의 골 형성 능력을 활용해 생체의 골조직 환경을 모방하는 소재를 개발해 새로운 방법을 제시했다. 연구팀은 하이드록시아파타이트를 고분자 필름과 융합하는 제조 공정을 개발했다. 이 공정으로 제작한 유연하고 독립적인 지지체는 실험 쥐를 대상으로 한 체외 및 체내 실험에서 뼈 재생을 가속하는 잠재력을 입증했다. 연구팀은 이 지지체의 골 재생 효과 원인도 밝
국내 연구진이 바이오 프린팅 기술로 위암과 암세포를 둘러싼 생체환경을 구현했다. 포항공대(포스텍)는 기계공학과·IT융합공학과·생명과학과·융합대학원 장진아 교수, 기계공학과 조동우 교수, 시스템생명공학부 통합과정 김지수씨, 연세대 외과학교실 정재호 교수와 의생명과학부 김정민 박사 공동 연구팀이 위암 환자 유래 암 오가노이드(Patient derived organoids, PDOs)를 활용해 혈관화된 위암 모델을 제작하는 데 성공했다고 25일 밝혔다. 환자 유래 암 오가노이드는 환자로부터 유래된 조직 덩어리로 주로 조직이나 종양 세포를 사용해 만든 3차원 유기체를 가리킨다. 현재 기술로는 체외에서 위암의 병리학적 특징과 종양을 둘러싼 복잡한 환경을 모사하는 데 한계가 있다. 연구팀은 환자 유래 오가노이드와 3D(입체) 바이오 프린팅 기술로 실제 위암 혈관 구조와 환경을 재현한 혈관화된 위암 모델을 제작했다. 이 모델은 90% 이상 높은 세포 생존율을 보였고 실제 위암과 높은 유사도를 보였다. 3D 바이오프린팅은 세포가 들어있는 바이오잉크를 사용해 인공장기나 조직을 제작하는 기술이다. 연구팀이 환자별 혈관화된 위암 모델을 제작해 약물 실험을 진행한 결과 실제 임상
손발을 떨며 종종걸음을 걷다 갑자기 멈추는 증상이 있는 파킨슨병 환자가 착용하면 다리 움직임에 맞춰 고관절 운동을 도와 자연스럽게 걷을 수 있게 해주는 착용형 소프트 로봇(robotic exosuit)이 개발됐다. 미국 하버드대 존 A. 폴슨 공학·응용과학대학원 코너 월시 교수팀은 과학 저널 네이처 메디신(Nature Medicine)에서 파킨슨병 환자의 다리 움직임을 센서로 감지하고 이에 맞춰 엉덩이에 힘을 가해 자연스러운 보행이 가능하게 해주는 착용형 소프트 로봇을 개발했다고 최근 밝혔다. 연구팀은 이 착용형 소프트 로봇을 73세 파킨슨병 환자에게 적용한 결과 실내에서 갑자기 걸음을 멈추는 증상 없이 더 빠르고 자연스럽게 걷고, 실외에서도 이 장치 도움이 없을 때보다 훨씬 먼 거리를 걸을 수 있었다고 설명했다. 파킨슨병은 전 세계 900만 명 이상이 앓는 퇴행성 신경질환이다. 환자들은 손발이 떨리는 수전증과 함께 걸을 때 종종걸음을 하거나 갑자기 발을 못 움직이는 보행 동결(gait freezing) 증상을 보인다. 보행 동결은 파킨슨병 환자의 낙상을 일으키는 가장 큰 원인 중 하나로, 다양한 약물, 수술 및 행동 치료가 시도되고 있지만 효과적인 치료법은
국내 연구진이 최적의 뇌종양 수술 위치를 반응성 별세포 영상으로 찾는 새로운 치료전략을 제시했다. 기초과학연구원(IBS)은 인지 및 사회성 연구단 이창준 단장 연구팀이 세브란스병원 핵의학과 윤미진 교수팀, 신경외과 강석구·장종희 교수 연구팀과 함께 뇌종양 환자의 종양 주변부에 발현하는 반응성 별세포의 대사 매개 물질인 아세트산 항진을 영상화하는 기술을 제안했다고 17일 밝혔다. 이 기술로 종양 미세환경(Tumor microenvironment)의 에너지 대사 기전을 밝혀 새로운 뇌종양 치료 가능성을 확인했다. 뇌 세포의 절반 이상을 구성하는 별 모양의 비신경세포인 별세포는 알츠하이머나 염증 등에 의해 세포 수와 크기가 증가한 반응성 별세포로 활성화한다. 반응성 별세포는 다양한 뇌 병변에서 관찰되며, 뇌종양도 예외는 아니다. 연구진은 악성 종양으로 알려진 교모세포종 환자의 종양 조직 이식 동물모델로 종양 미세환경을 영상화해 분석한 결과, 아세트산이 종양세포보다는 주변에 형성된 종양 미세환경, 특히 반응성 별세포에 의해 대부분 흡수되는 것을 밝혀냈다. 종양세포는 계속 분열하기 위해 기본 에너지원이 되는 포도당을 거의 독점하다시피 이용해 빠른 에너지 대사 과정을
전 세계 보건에 큰 위협이 되는 항생제 내성 슈퍼박테리아를 죽이는 새로운 항생물질을 예측, 발견할 수 있는 심층학습(deep learning) 기반의 '설명 가능한 인공지능'(XAI)이 개발됐다. 미국 매사추세츠공대(MIT)와 하버드대 공동연구기관인 브로드연구소 제임스 콜린스 교수팀은 일 과학 저널 네이처(Nature)에서 딥러닝 기반의 설명 가능한 AI를 개발, 메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA)를 죽이는 새로운 항생물질을 찾아냈다고 최근 밝혔다. 연구팀은 이 연구의 핵심적 혁신은 AI가 항생제 효능을 예측하는 데 어떤 정보를 사용했는지 알 수 있는 설명 가능성이라며 이를 활용하면 향후 더 효과가 좋은 약물을 설계하는 게 가능할 것이라고 설명했다. 슈퍼박테리아는 현재 사용되는 항생제가 듣지 않는 세균이며, 특히 MRSA는 미국에서만 매년 8만 명 이상이 감염되는 것으로 알려져 있다. MRSA는 주로 피부 감염이나 폐렴을 일으키며 심한 경우 생명을 위협하는 패혈증으로 이어지기도 한다. 연구팀은 치명적 박테리아에 대한 새로운 항생제를 찾는 항생제-AI 프로젝트를 진행 중이다. 딥러닝 기반 AI에 항균 활성 관련 화학구조를 학습시키고 이를 토대로 화합물 수백
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