마비 환자들의 희망이 될 생체 공학 척추의 개발

· 8월 23, 2016
뇌에 작은 장치를 삽입하여 무의식을 활용하는 기술이 완성되면 마비 환자들이 움직일 수 있을지도 모른다.

생체 공학 척추의 개발은 과학계에서 큰 화제다. 수십 년에 걸쳐 이룩한 의학 기술의 발전으로 한때는 불치병으로 생각됐던 질환들에 희망을 제시하는 효과적인 치료법들이 지금도 개발 중이다.

그 예로 호주의 한 연구소는 마비 혹은 의수나 의족을 쓰는 사람들을 다시 걷게 해줄 불과 1.25cm 정도 되는 작은 장치를 개발하기도 했다.

‘생체 공학 척추’로 불리는 이 장치를 뇌 측면 혈관에 이식하면 하반신 마비 환자의 무의식에 기반한 운동성을 회복한다고 한다.

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생체 공학, 약속의 기술

생체 공학 이식

이 흥미로운 장치를 개발한 과학자들은 호주 로열 멜버른 병원, 멜버른 대학, 플로리 신경과학 및 정신 건강 연구소에 속해 있다.

이 장치는 신체 활동과 관련한 잠재의식을 활용한다는 신개념을 제시한다.  즉, 이 장치를 두뇌에 이식하면 잠재의식을 통해 몸을 움직일 수 있다는 뜻이다. 이 말은 곧 의도적으로 마비된 신체 일부를 움직이려고 애쓰지 않아도 된다는 의미이기도 하다.

생체 공학 척추 삽입술은 목을 통해 장치가 든 카테터를 삽입한다. 일단 혈관에 삽입하면 혈류를 따라 신경 자발적 근육 움직임을 담당하는 뇌의 운동 피질로 이동한다.

운동 피질로 이동한 후 카테터를 제거하면 척추의 전극이 정맥벽에 붙어서 운동 피질에 직접 신호를 보내기 시작한다.

이 신호는 블루투스 기술을 이용하여 환자의 어깨에 설치된 다른 장치를 거친 다음 의수 및 의족까지 전달된다.

이 이식술은 바로 효과를 볼 수는 없지만 꾸준한 훈련으로 환자들이 무의식적으로 신체 부위를 움직일 수 있다고 과학자들은 주장한다.

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임상 시험 결과

지금까지 양에게만 실험되었던 생체 공학 척추의 임상 시험은 2017년으로 계획되어 있다.

실험에 참여할 3명의 환자들은 오스틴 헬스의 척수 팀에서 선택되었으며 수술은 호주 빅토리아 멜버른 로열 병원에서 진행될 것이다.

먼저 하반신 마비 환자들을 대상으로 수술 예후를 분석할 예정인데 로열 병원의 신경학과장인 테리 오브라이언은 생체 공학 척추의 개발이 학계에서 찾아 헤매던 치료법이라고 말한다.

또한 멜버른 대학 수석 연구위원이면서 생체공학자인 니콜라스 오피 박사에 따르면 이 임상 시험은 광범위하지만 절차는 비교적 간단하다고 한다.

다만 수술 후 환자들이 의수나 의족을 무의식적으로 자연스럽게 움직이는 법을 배우기는 쉽지 않을 것이다.

생체 공학 척추는 뇌의 손상된 부위를 우회하여 다른 부위로 신호를 전달하도록 송신기와 비슷하다.

이전에도 마비 환자들을 위한 기술들이 소개되었지만 생체 공학 척추 개발팀은 이 기술이 모든 방면에서 가장 큰 성과를 거두었다고 확신한다.

임상 시험 결과가 긍정적이라면 간질, 강박 충동성과 파킨슨병 환자들에게도 사용될 수 있을 것이다. 이 기술은 ‘네이처 바이오테크놀로’지에 자세히 설명되어 있다.

Oxley, Thomas (2016).  Minimally invasive endovascular stent-electrode array for high-fidelity, chronic recordings of cortical neural activity. Nature Biotechnology 34: 320-327. https://www.nature.com/articles/nbt.3428