갑작스러운 뇌전증(간질) 발작 공포를 어느 정도 덜 수 있게 됐다. 발작 위험을 실시간 감시하는 센서가 국내에서 개발됐다.
기초과학연구원(IBS·원장 노도영)은 현택환 나노입자연구단장(서울대 석좌교수)이 이끄는 연구팀이 뇌 여러 영역의 포타슘(칼륨) 이온 농도 변화를 동시에 측정하는 고감도 나노센서를 개발하고 동물실험에도 성공했다고 10일 밝혔다.
뇌전증은 뇌 신경세포의 불규칙한 흥분으로 발생한다. 흥분한 뇌 신경세포는 포타슘 이온을 바깥으로 내보내며 이완하는데, 이것이 이뤄지지 않아 흥분상태를 유지하면 발작과 경련이 일어난다.
정확한 진단을 내리려면 다양한 뇌 부위에서 포타슘 이온 농도 변화를 관찰해야 한다. 문제는 실시간으로 신경세포 변화를 포착하기 어렵다는 점이다. 포타슘 이온 농도변화만 선택적으로 측정하기 어려웠다. 게다가 포타슘 이온 농도변화는 다른 이온에 비해 상대적으로 작다.
연구진은 나노입자를 이용해 고감도 나노센서를 개발했다. 포타슘이온과 결합하면 녹색 형광을 내는 염료를 수 나노미터(㎚) 크기 구멍을 가진 실리카 나노입자 안에 넣었다. 이 나노입자 표면을 포타슘만 선택적으로 통과시키는 얇은 막으로 코팅했다. 이 결과로 막을 통과한 포타슘이온이 염료와 결합해 내는 형광 세기로 포타슘이온 농도를 측정할 수 있게 했다.
이후 연구진은 움직이는 생쥐의 뇌 해마, 편도체, 대뇌피질에 나노센서를 주입한 뒤 해마에 전기적 자극을 가해 발작을 일으킨 뒤 포타슘이온 농도 변화를 측정했다. 그 결과 부분발작이 일어나는 경우 자극이 시작된 뇌 해마에서 편도체, 대뇌피질 순으로 순차적으로 농도가 증가하는 것을 확인했다.
현택환 단장은 “향후 뇌전증이나 알츠하이머병과 같은 뇌질환의 병리기전 규명과 진단에 사용될 것으로 기대된다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
