고대의대, 뇌 질환 원인 찾는 '브레인칩' 개발 성공

국내 의료진이 뇌 신경전달물질을 실시간으로 동시에 측정할 수 있는 '브레인칩'을 최초로 개발하는 데 성공했다.

고려대학교 의과대학 의과학과 조일주 교수 연구팀(제 1저자 채의규 박사)은 뇌의 특정 영역에서 신경전달물질을 정밀하게 측정할 수 있는 브레인칩을 개발했다고 4일 밝혔다. 

연구팀에 따르면 브레인칩에는 마이크로 유체관이 형성돼 뇌척수액을 추출하게 되고 추출된 뇌척수액은 브레인칩에 집적된 센서 어레이로 이동한다. 

여기에 포함된 다양한 신경전달물질을 실시간으로 측정할 수 있다. 제작된 브레인칩은 기존의 뇌척수액 추출용 탐침보다 약 8배 정도 작은 0.1mm 크기로 뇌에 삽입될 때 조직손상을 크게 줄일 수 있다. 

또 브레인 칩을 이용해 조현병과 관련된 뇌 영역인 전전두엽과 시상 영역 사이의 신경회로가 흥분성 글루탐산성 신경세포들과 연결됐다는 점을 생쥐 실험을 통해 입증했다. 

전전두엽을 자극할 때 시상 영역에 있는 글루탐산의 농도 증가를 측정하였으며, 글루탐산성 신경세포들의 활성에 따른 신경신호 변화도 동시에 관찰할 수 있었다. 

조일주 교수는 "이번에 개발한 브레인 칩은 복잡한 다중 뇌 영역에서 뇌 신호와 다양한 신경화학물질을 실시간으로 측정하고 분석하는 최초의 시스템"이라며 "뇌 질환과 관련된 신경전달 물질을 규명하고 치료제를 개발하는 과정에서 매우 유용한 도구가 될 것"이라고 밝혔다. 

한편 이번 연구는 국제학술지인 미국국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다.