전자소자로 ‘동물의 감정과 행동’을 조절”
성대 김태일교수·미 대학 공동연구 논문‘사이언스’게재
알츠하이머병·간질 등 뇌·신경 난치병 치료 신기원 기대

국내 연구진이 세포크기의 마이크로 광소자를 제조하고, 이를 광유전학 (Optogenetics)에 사용하여 동물의 행동과 감정을 조절할 수 있다는 것을 연구함으로써 알츠하이머병, 간질 등 뇌와 신경에 관련한 난치병을 치료할 수 있는 획기적 방법을 제시하였다.
이 논문에 주저자로 참여한 성균관대학교 김태일교수(화학공학과)는 미국 일리노이대 존 로저스교수(교신저자), 워싱턴대 마이클 브루카스 교수(공동교신저자) 등과 공동으로 연구한 마이크로 광학소자를 이용한 광유전학(optogenetics) 연구논문이 국제 학술지 ‘사이언스’(Science) 온라인판 최근호(4월 11일)에 게재됐다고 밝혔다. 논문 제목은 ‘Injectable Cellular-Scale Optoelectronics with Applications for Wireless Optogenetics’.
동물의 뇌에는 셀 수 없는 신경들이 모여 있으며, 이러한 신경들을 통하여 각기 연결된 체내의 모든 근육과 기관을 조절하게 된다. 이 연구는 세포크기 수준의 광소자를 통하여 특정 신경을 조절함으로써 뇌로부터 신호가 전달되지 않더라도 실험자가 원하는 대로 동물의 움직임 등을 조절할 수 있다는 것을 확인한 것이다.
예를 들면, 도파민(dopamine)은 쾌락과 행복감에 관련된 감정을 느끼게 해주는 신경전달물질 호르몬인데, 이를 마이크로 광소자를 이용하여 원하는 시점 및 장소에서 나오게 했다. 이 연구에서는 이러한 특성을 확인하기 위하여 쥐의 도파민을 담당하는 부위의 뇌에 빛에 민감하게 반응하도록 해주는 channelrhodopsin-2이라는 단백질을 처리한 후, 마이크로 광소자 뿐 아니라 온도센서, 전기생리학(EP · electrophysiology) 센서, 광센서를 함께 주입하여 도파민을 광소자로 인위적으로 조절함과 동시에 뇌파, 온도의 변화를 확인한 것이다. 또한 무선으로 광학소자 등을 제어하여 동물을 특정영역에서만 머물도록 할 수 있다는 결과를 보여주었다.
이번 연구를 주도한 김교수는 “이 연구의 의의는 그동안 연구가 어려웠던 뇌와 신경의 난치병인 간질과 퍼킨슨병 등의 치료에 전자소자가 효과적으로 사용될 수 있음을 보여줌으로써 새로운 고부가가치의 의료기기 발전에 큰 영항을 것이며, 인체 내의 신호를 인공적으로 제어하여 향후 로봇 등과 같은 첨단분야에도 폭넓게 사용될 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.

한편 이 마이크로 광소자는 유연 디스플레이(flexible display)로도 사용이 가능한데, 이와 관련한 논문이 지난해 유럽 Wiley의 저널(Small IF:8.349) 6월호에 커버논문으로 채택된 바 있다.
http://www.sciencemag.org/content/340/6129/211

출처: http://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2013/04/11/2013041102965.html