"뇌 속 칩으로 생쥐 조종한다…원격 약물 주입 성공"

고려대 의대, 스마트폰으로 약물투여·관찰 '무선 브레인칩' 개발

생쥐의 뇌 속에 칩을 심어 원격으로 약물을 주입하고 반응을 실시간으로 관찰할 수 있는 기술이 개발됐다.

고려대 의대 의과학과 조일주 교수, 신효근·윤유상 박사 공동 연구팀은 뇌 속에 실험 약물을 주입하고, 뇌 신호까지 모니터링할 수 있는 '무선 브레인칩' 기술을 개발, 생쥐 실험에 성공했다고 27일 밝혔다.

사진=게티이미지뱅크

이 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications) 최신호에 발표했다.

연구팀에 따르면 이번 기술은 사람에게 쓰여질 뇌질환 치료제의 효과를 동물실험에서 미리 손쉽게 확인하기 위한 목적으로 개발됐다.

브레인칩은 직경 0.1㎜ 크기로, 약물 투여량을 정밀하게 조절할 수 있는 초소형 펌프가 함께 달려있다. 또 이 브레인칩에는 약물 투여 후 생쥐의 뇌 신호를 측정할 수 있는 전극도 집적됐다.

고려대학교 의과대학 의과학과 조일주 교수, 한국과학기술연구원 뇌과학연구소 신효근 박사후연구원과 윤유상 박사후연구원(現 SK하이닉스). 고대의료원 제공

연구팀은 이 칩을 생쥐의 뇌에 이식해 스마트폰 앱으로 약물 투여를 조절하고, 무선으로 연결된 노트북에서 실시간으로 뇌 신호를 기록하는 데 성공했다.

칩이 4.6g에 불과한 초경량인데다 블루투스 무선통신을 적용함으로써 시스템 간 행동 제약이나 신호 간섭 없이 여러 마리 생쥐에 대한 동시 약물 투여 및 뇌 신호 읽기가 가능했다는 게 연구팀의 설명이다.

약물 전달와 뇌신호 측정이 동시에 가능한 무선 다목적 브레인칩과 이를 장착한 생쥐 사진. 고대의료원 제공

무선 다목적 브레인칩 개략도 및 각각의 기능. 고대의료원 제공

실제로 공복 상태의 두 마리 생쥐에 칩을 이식해 실험한 결과, 식욕 억제 약물을 뇌 안에 투입하기 전에는 두 마리 생쥐가 격렬하게 먹이 쟁탈전을 벌였지만, 이 중 한 마리 생쥐에 약물을 투입하자 나머지 생쥐가 먹이를 독차지하는 과정이 실시간으로 관찰됐다.

조일주 교수는 "이번 브레인칩은 자유롭게 행동하는 동물에 약물을 효율적으로 전달하는 동시에 이에 따른 뇌 신호 측정이 가능해져 뇌 질환 치료제의 효과를 다각도로 분석할 수 있다"면서 "향후 뇌 질환 메커니즘 규명과 치료제 개발에 매우 유용한 도구가 될 수 있을 것"이라고 말했다.

<연합>