작성일 : 18-09-14 15:33
장동표 한양대 한양대 생체의공학과 교수 연구진 , 뇌의 흥분 상태 실시간으로 본다
 글쓴이 : happy
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뇌의 흥분 상태 실시간으로 본다

2018년 09월 13일 18:24

 

뇌 속 신경전달물질인 ‘도파민’의 농도를 실시간으로 측정할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 파킨슨병이나 조현병 등 뇌 질환이 있는 환자의 검사 방법과 새 치료법 개발로 이어질 것으로 기대된다.

 

장동표 한양대 한양대 생체의공학과 교수 연구진은 13일 전기화학 기법을 이용하여 실시간 뇌 신경전달물질 농도 측정 기술을 개발했다고 밝혔다.

 

도파민은 뇌신경 세포의 흥분을 전달하는 역할을 한다. 뇌 질환의 근본 원인을 규명하고 이해하는 데 있어 도파민은 중요한 지표다. 파킨슨병 환자의 뇌 속 도파민 양은 평범한 사람보다 적고 정신분열증으로 알려진 조현병 환자는 도파민이 너무 많이 분비된 경우다. 

 

과거에는 전기의 흐름을 이용하는 ‘전류법’이나 ‘고속스캔순환전압전류법’ 등을 이용해 뇌 신경전달물질을 측정했다. 그러나 이 방법은 시시각각 변하는 도파민의 농도를 실시간 측정하는 데 한계가 있었다.

 

연구팀은 도파민 농도의 실시간 측정을 위해 새로운 전기화학적 측정방법을 개발했다. 신경전달물질의 전기화학적 특성을 실시간 영상으로 구현될 수 있는 측정장치를 제작하고, 여기에 특정한 파형을 갖는 전압을 가해주면 전류가 발생하는데, 이를 측정하는 방식이다. 연구진은 도파민의 반응을 다시 영상으로 표현하는 장치를 개발해 도파민과 화학 구조가 비슷한 다른 신경전달물질을 정확하게 구별한다. 

 

장 교수 “이 연구는 뇌의 신경전달물질 기저농도의 실시간 측정을 위한 것”이라며 ”뇌과학 연구 뿐만 아니라 뇌질환 환자의 치료 시스템에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다“고 말했다.

 

이 연구 성과는 전기화학 분야 국제학술지 ‘바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors & Bioelectronics)’ 8월 20일자 논문으로 게재됐다.
 


  • 전승민 기자 enhanced@donga.com



다중 사각파형 전압을 이용해 얻어진 반응 전류 패턴의 이미징.<사진=한국연구재단 >
다중 사각파형 전압을 이용해 얻어진 반응 전류 패턴의 이미징.<사진=한국연구재단>

파킨슨병이나 조현병 환자의 뇌속 도파민 농도를 실시간 측정할 수 있게 돼 치료 효과를 높일 수 있을 전망이다.

한국연구재단은 장동표 한양대 교수 연구팀이 다중사각전압 형태의 새로운 전기화학 기법을 활용해 실시간 뇌 신경전달물질 농도를 측정하고 영상화하는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

도파민은 뇌신경 세포의 흥분을 전달하는 역할을 한다. 뇌 질환의 근본 원인을 규명하고 이해하는 데 도파민은 중요한 지표가 된다.

파킨슨 병 환자의 뇌 속 도파민 양은 감소돼 있고 정신분열증으로 알려진 조현병 환자는 도파민이 과한 것으로 알려져 있다.

과거에는 미세투석법, 전류법, 고속스캔순환전환전류법 등을 이용해 뇌 신경전달물질을 측정해 왔다. 그러나 이는 실시간 변하는 도파민의 농도를 측정하는데 한계가 있었다.

연구팀은 실시간 측정을 위해 다중사각전압 형태의 새로운 전기화학법을 개발했다. 신경전달물질의 전기화학적 특성을 실시간 영상으로 구현될 수 있게 제작했다.

이는 특정한 파형을 갖는 전압을 가해주면 물질이 산화환원 반응을 일으켜 전류가 발생하는데 이를 측정하고 분석하는 원리다.

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연구팀의 성과는 도파민 반응 특성을 이차원 영상으로 구현, 도파민과 화학 구조가 비슷한 다른 신경전달물질과 명확하게 구분할 수 있다. 산화환원반응을 극대화 해 생체 뇌에서 농도 0.17nM(나노몰)의 미소량 도파민을 10초 간격으로 측정 가능하다.

장동표 교수"이 연구는 뇌의 신경전달물질 기저 농도의 실시간 측정을 위해 개발 한 것"이라며 "뇌학학 연구 뿐만 아니라 뇌질환 환자의 치료 시스템에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 연구 의의를 설명했다.

연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구)의 지원으로 수행됐다. 전기화학 분야 국제학술지 바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors & Bioelectronics) 지난달 20일자 논문으로 게재됐다.