주간뇌연구동향 2018-03-29 한국뇌연구원 뇌연구정책센터
1. 웨어러블뇌스캐너개발 출처 : 로봇신문 이동중뇌활동기록가능 Article: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29562238 a, A conventional 275-channel cryogenic MEG system b, Schematic illustration of zero-field resonance in an OPM sensor c, A commercial OPM sensor made by QuSpin d, Our prototype OPM-MEG system helmet 노팅엄대와유니버시티칼리지런던 (UCL) 등이참여한공동연구진은헬멧처럼머리에쓰고다닐수있는웨어러블방식뇌스캐너를세계처음으로개발했다. 이동중에도 ' 뇌자도 (MEG:magnetoencephalography)' 기술을활용해두뇌활동을기록할수있다. BBC 등주요외신에따르면영국노팅엄대학연구진은런던대와공동으로웨어러블방식뇌스캐너 (Wearable Brain Scanner) 를개발했다. 헬멧처럼쓰고다니면서뇌활동을기록할수있다. 기존의 MEG 스캐너장비는크기가엄청나게큰데다무게가 500kg에달해병원내에서고정된상태로운영됐다. 또지구의자기장에의해영향을받지않도록별도의차폐공간을마련해야했다. 뇌의자기장을측정하는센서도영하 269도수준까지냉각시켜야한다. 영국은현재 10대의 MEG 스캐너장비를보유하고있지만주로연구용으로활용하고있다.
2. 호르몬요법, 뇌 인지에영향 출처 : 메디팜스투데이 Article: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27473135 폐경기호르몬요법은뇌에장기영향을준다는연구결과가 Neurology 저널온라인에게재됐다. 메이요클리닉의 Kejal Kantarci 연구팀은임상시험완료후 3년간뇌구조와인지에대한 2개폐경기호르몬요법의영향을평가했다. 참가자들은경구복합에스트로겐 (estrogen) 과 17β-estradiol 패치혹은위약과패치를무작위로받았다. MRI로 75명임상참가자를검사한결과연구팀은심실부피는폐경기호르몬치료 4년간위약군에비해경구에스트로겐그룹에서더증가한것으로발견했다. 반면폐경호르몬치료중단후 3년에서경구에스트로겐그룹에서심실부피증가는위약군과차이가없는것으로나타났다. 백질과집중량의증가는경구에스트로겐과패치그룹에서비슷했지만경구에스트로겐그룹만위약군과비교해통계적유의미함을보였다. 대뇌전두엽피질부피의장기감소는위약군에비해패치그룹이더낮았다. 페경호르몬치료그룹에서글로벌인지변화율은위약군과차이가없었다. 연구팀은 폐경기호르몬치료를받고있는최근폐경여성에서뇌부피와인지기능의변화율은위약군과유의미한차이가없다는증거를제공한다 고밝혔다.
3. 자폐증발병원인및치료가능성기대 ( 출처 : 의협신문 ) Article: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29562188 국내연구진이자폐증유발과관련된후보단백질의신경세포내새로운기능을규명하는데성공해자폐증치료에한발다가섰다. 한국보건산업진흥원은장성호교수 ( 서울의대생리학교실 ) 팀의연구를통해 " 자폐증유발후보단백질인 SCAMP5의이상발현이신경전달을지체해단기가소성조절장애 (Shortterm depression) 및자폐증발병의원인이된다는것을새롭게규명했다 " 고밝혔다. 'SCAMP5' 는신경전달물질을지니고있는시냅스소낭에특이적으로존재하는단백질로, 최근일부자폐증환자에게그발현이현저히감소해있다고알려져있다. 이번연구는보건복지부한-영국제협력연구사업 ( 국제협력네트워크지원 ) 의지원을받아수행됐으며, 그학문적우수성을인정받아세계적학술지인셀리포츠 (Cell Reports)> 에 3월 20일자로게재됐다.
3. 자폐증발병원인및치료가능성기대 ( 계속 ) 자폐증은세계적으로유병률이 1 2% 에이르는뇌발달장애로, 사회적상호작용및언어또는의사소통에문제를보이거나특정행동을반복하며, 기분과정서의불안정, 인지발달저하등의증상을보이는질환이다. 최근우리나라에서도유소년에서청소년기에 38명중 1명꼴로자폐증유병률이급증하고있는추세이며, 자폐증의근본적인원인을규명하는연구가세계적으로진행되고있으나알츠하이머와같은신경퇴행성질환에비해많이부족한실정이다. 연구팀은자폐증환자의신경세포와유사하게 SCAMP5의발현을저해했을때나타나는신경세포기능이상및자폐증의분자적발병매커니즘을제시하고자초고해상도현미경을비롯한다양한실험기법을이용해연구를진행했다. 연구결과, 신경세포내 SCAMP5의발현을인위적으로저해하면시냅스 ( 학습과기억, 감각, 운동등을조절하는뇌활동의기본단위를말함 ) 신경전달물질의분비가억제돼단기가소성조절장애가나타나는것으로관찰됐으며, 뒤따른시냅스소낭들의분비가계속해서쌓이면서지체되는일종의 ' 시냅스내교통정체 ' 현상이나타났다. 장성호교수는 " 시냅스신경전달의단기적억제현상이자폐증환자에서관찰되는시냅스기능저해의중요한발생기전일가능성을보여주는연구로, 앞으로다양한자폐증의발병원인및치료법에대한새로운아이디어및타깃을제공할수있을것으로기대된다 " 고말했다.
4. 치매 루게릭병일으키는 인지행동장애유전자 발견 ( 출처 :The ScienceTimes) Article: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29556029 국내연구진이영국연구팀과함께전두엽치매및루게릭병을일으키는 인지행동장애유전자 를발견했다. 27일보건복지부에따르면연세대학교김어수교수팀과영국케임브리지대학및런던킹스대학연구팀은 TDP-43 유전자돌연변이가전두엽치매나루게릭병과관련된뇌행동기능이상을초래한다는사실을확인했다. 일종의단백질인 TDP-43은기존연구에서근육위축증상을동반하는전두엽치매, 근육마비가온몸으로퍼지는루게릭병의주요원인으로보고됐다. 그러나인지행동장애를일으키는지에대해서는알려진바없었다. 연세대연구팀은유전자편집기술인유전자가위를활용해전두엽치매및루게릭병환자의 TDP-43 유전자돌연변이를쥐의뇌에이식한후변화를관찰했다.
4. 치매 루게릭병일으키는 인지행동장애유전자 발견 ( 계속 ) 그결과 TDP-43 유전자의 DNA 염기서열변화가유전자의자기조절기능을고장내전두엽치매와관련된다른유전자들의과잉발현등이상을초래하는것으로나타났다. 영국케임브리지대학은이런유전자변화가치매로이어지는지확인하기위해 TDP-43 유전자돌연변이를이식한쥐의인지행동을분석했다. 분석결과, 돌연변이유전자를이식한쥐는실제전두엽치매환자의주의집중력장애및기억력장애와동일한증상을보인것으로확인됐다. 전두엽에서뇌활성을조율해노인성인지기능저하와관련된파브알부민 (parvalbumin) 신경세포수가현저히감소했다는사실도발견했다. 즉, 양국연구팀의연구결과 TDP-43 유전자돌연변이가인지행동장애를유발한다는결과가도출된것이다. 연세대김어수교수는 이번연구를통해퇴행성뇌질환치료후보물질효능과효과를정확히예측하고더나아가신약개발까지이어질수있을것으로기대한다 고말했다. 이번연구는보건복지부질환극복기술개발사업의공동연구실 (Joint-lab) 지원으로진행됐다. 논문은신경과학분야국제학술지 네이처뉴로사이언스 (Nature Neuroscience) 온라인판에지난 19일자로게재됐다.
5. 뇌졸중발생, 미리예측가능한지표발견 출처 : 사이언스엠디뉴스 Article: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29372929 서울대병원신경과이승훈교수, 고대구로병원신경과김치경교수팀은대규모코호트분석을통해 감마글루타밀전이효소 (Gamma-Glutamyl Transferase, 이하 GGT) 수치활용하면, 뇌졸중발생을예측할수있다는사실을증명했다. GGT 는통상음주정도나간질환을평가할때활용하는혈액검사의일종으로, 지금까지의학적활용도는미미한편이었다. 이교수팀은연구에서 GGT 의역할을증명하기위해한국인 456,100명의건강보험공단자료를분석했다. 연구결과, 평소 GGT 수치가높은경우 ( 남자 53 IU/L이상, 여자 23 IU/L이상 ) 향후뇌졸중의발생위험도가 39% 증가했다. 이를뇌경색과뇌출혈로세분해보면위험도가각각 45%, 46% 로나타났다. 이는고혈압이나당뇨, 고지혈증, 흡연등기존위험인자영향을모두보정한결과로서, GGT 가독립적인뇌졸중예측지표라는것을세계최초로증명한것이다.
5. 뇌졸중발생, 미리예측가능한지표발견 ( 계속 ) 뇌졸중은현재국내사망원인 3 위로사망자의약 10% 를차지하며, 크게뇌경색과뇌출혈로 분류된다. 회복된다하더라도거동이불편한장애를가지게될확률이높아, 큰사회경제적 비용을발생시킨다. 이승훈교수는 아직까지도건강한성인에서뇌졸중위험도를예측하는혈액검사지표는전혀 확립돼있지않은상황이다 며 본연구가정상성인의뇌졸중예방대책에 GGT 를활용할 가능성을보여줬다 고강조했다. 작년 5 월에는프라하에서열린유럽뇌졸중학회에서초청돼관련내용이발표된바있으며, 최근에는뇌신경학분야최고학술지인신경학연보 (Annals of Neurology) 에게재됐다. 한편, 본연구는보건복지부 한국보건산업진흥원질환극복기술개발사업, 과학기술정보통신부 기초연구사업, 고려대구로병원및한국뇌졸중의학연구원의지원으로이뤄졌다.
02. 과학기술정책및산업동향 1. 미래선도바이오리서치콤플렉스, 브레인밸리 출처 : 동아일보 인천경제자유구역청이 4차산업선도기지 인가천대길병원바이오리서치콤플렉스 (BRC) 를지원한다. 김진용인천경제청장은 22일 최첨단진단및치료기술을개발하는 BRC 브레인밸리 (Brain Valley) 의성공을위해행정지원을약속했다 고밝혔다. 길병원 BRC는 2004년아시아에서는처음으로독일지멘스 7.0T 자기공명영상 (MRI) 장치를들여와연구하고있다. 2013년연구중심병원으로선정됐으며현재초정밀고해상도뇌전용 11.74T MRI를개발하고있다. 11.74T MRI는현존하는최고자장 ( 磁場 ) MRI로미국립보건원 (NIH) 의연구용장비가세계에서유일하다. 브레인밸리에는세계에서두번째로 11.74T MRI 개발의핵심부품인초고자장마그넷및전자장비가설치된다. 제품화연구도진행한다. 브레인밸리에서는핵반응을이용해암세포를선택적으로제거하는차세대암치료기 (a-bnct) 도개발할예정이다. 뇌암과두경부암치료효과가뛰어난것으로알려져있다. 미국과일본에서활발히연구하는치료기다. 길병원은브레인밸리에뇌암치료센터를완공한뒤 2019년임상 1상진행, 2021년 a-bnct 1호기상용화를목표로한다. 김청장은한문덕 BRC 대표와만나 11.74T MRI 개발과 a-bnct 사업은진료와치료의패러다임을바꾸는, 4차산업혁명의핵심인만큼적극지원하겠다. 뇌종양과두경부암외국인환자를유치하는전초기지로성장할수있도록돕겠다 고강조했다.
02. 과학기술정책및산업동향 2. 인공지능 (AI) 활용개인별맞춤의료서비스예고 출처 : 데일리메디 인공지능 (AI) 으로개인습관 유전체정보등빅데이터를분석해개인별맞춤의료서비스를제공하는기술이나올전망이다. 한국전자통신연구원 (ETRI) 은 의료데이터분석엔진 사이버디엑스 (CybreDx 를바탕으로질병위험도를분석하는연구를수행하고있다 고밝혔다. 사이버디엑스는 AI기술중하나로, 새로운기계학습모델 인지적데이터분석알고리즘을이용한다. 이기술은진단과치료라는한계에서벗어나일상행활중에질병을예방하는전 ( 全 ) 주기적시스템전환을목표로한다. 연구진은 치매환자데이터를통해주요인자를추출하는방법으로매우높은진단정확도를얻었다 고말했다. 또 ETRI는다량의의료데이터를보유한서울의과학연구소와의협업을통해이를발전시킨다는복안이다. ETRI IDX원천기술연구실백옥기연구위원은 " 인공지능을활용한의료데이터분석연구는전세계적인화두 " 라며 " 발병전에미리질병징후를판단하는시스템도출을위해노력할것 " 이라고말했다.
02. 과학기술정책및산업동향 3. 소프트뱅크벤처스, 美 AI 신약개발스타트업 ' 투사 ' 투자 ( 출처 : 메디게이트뉴스 ) 소프트뱅크벤처스가 20 일미국의인공지능 (AI) 기반바이오의약품스타트업투사 (twoxar) 에투자했다고 20 일밝혔다. 이번투자는약 100 억원 (1 천만달러 ) 규모로소프트뱅크벤처스와미국투자사안데르센호로위츠 (Andreessen Horowitz) 가공동으로주도했다. 이번투자로소프트뱅크벤처스의이준표파트너와스탠포드대교수인안데르센호로위츠의비제이판데 (Vijay Pande) 바이오펀드대표파트너가투사의이사회에참여한다. 투사는스탠포드대에서 AI 신약개발을연구하던앤드류 A. 레이딘 (Andrew A. Radin) 에의해 2014 년미국캘리포니아에설립됐다. 투사는방대한생체의학데이터를인공지능알고리즘에학습시켜신약개발에소요되는시간과비용을획기적으로단축했다. 하나의신약을개발하기위해서는평균 10 년에서 15 년동안수천억원의비용이소요되며, 시간과비용의대부분은신약후보물질을찾는과정에투입된다. 반면투사의기술을활용하면, 몇년이아닌몇주내로임상시험의대상이되는신약후보물질들을감별할수있다. 인공지능으로후보물질간의상호작용을미리예측하고, 부작용우려가있는물질을걸러내어신약개발절차를효율화할수있기때문이다. 투사의개발방식은특히간암, 류마티스관절염, 제 2 형당뇨병등의치료제를개발할때기존방식보다신약개발성공률이더높다는것이확인됐다. <AI 기반신약개발회사 > 이번투자를주도한소프트뱅크벤처스의이준표파트너는 " 투사팀은신약개발성공률을획기적으로높여글로벌제약회사들과대규모프로젝트들을성공적으로이끌며우수성을증명하고있다 " 며, " 일반질병뿐아니라희귀질병치료제들을개발해환자들의선택권을넓히고, AI 신약개발시장의선두기업으로성장할것으로기대한다 " 고투자배경을설명했다. 투사의앤드류 A. 레이딘대표는 " 신약후보물질들의파이프라인을구축해치료제개발의새로운전기를마련하겠다 " 면서 " 이번투자를통해이미발견한후보물질들의임상전단계개발을가속화하고, 다양한의약품개발에박차를가해본격적인성장의발판을마련할예정 " 이라고밝혔다.
감사합니다