국내 연구진이 생체 삽입형 전자 소자를 방광에 입혀 배뇨근 저활동성 배뇨장애를 치료하는 새 치료법을 적용한 동물실험에 성공했다.
배뇨근 저활동성 배뇨장애란 소변 배출을 돕는 방광 근육이 제 기능을 못 해 방광을 말끔히 비워내기 어려운 경우다. 소변 줄기가 약하고, 소변을 보더라도 잔뇨감에 시달릴 수밖에 없다. 현재는 근본적인 치료법이 없어 약물 치료와 함께 환자 스스로 소변줄을 직접 꽂아 방광에 남은 소변을 빼내야 한다. 그러나 소변줄 삽입에 따른 고통은 물론, 이로 인한 요로손상과 요로감염 등 합병증 발병 위험까지 떠안아야 해 노년기 삶의 질을 떨어트리는 대표적 질환이다.
삼성서울병원 비뇨의학과 이규성 교수·의공학연구센터 박은경 박사·고려대학교 황석원 교수 공동 연구팀은 최근 생체 삽입형 전자 소자를 이용한 광유전학 기반 배뇨장애 치료 및 실시간 방광 활동 모니터링 기술을 개발했다.
연구팀은 병원성을 제거한 아데노 부속 바이러스(Adeno-Associated Virus)에 광반응 유전자를 실어 방광에 안착할 수 있도록 유도해내는 기법을 고안했다. 해당 유전자는 적절한 빛자극을 통해 방광 근육의 수축을 돕도록 설계됐다. 방광의 배뇨근에 대한 광유전자 치료기법이 개발된 것은 이번이 처음이다.
박은경 박사는 "방광의 배뇨근에만 광반응 유전자를 발현을 시키는 기술을 확보해 다른 조직에는 영향을 배제할 수 있는 만큼 부작용도 최소화할 수 있는 장점이 있다"고 말했다. 아데노 부속 바이러스를 매개로 방광에 자리 잡은 광반응 유전자는 푸른 빛을 받으면 근육 수축을 촉진한다. 다른 장기나 근육에는 아무런 영향이 없다는 의미다.
연구팀은 방광에 빛을 쏘아줄 생체 삽입형 전자 소자도 별도로 개발했다. 머리띠 모양을 한 전자 소자는 신축성이 좋아 방광 둘레를 따라 설치할 수 있다. 방광 표면이 미끄러운 만큼, 전자 소자를 고정하기 위해 고안된 그물망에 엮어 방광을 감싸도록 했다. 소변이 차 방광 부피가 일정 수준 이상으로 커지면 전자 소자에서 빛이 켜지고, 소변 배출 이후 방광이 줄어들면 다시 꺼지는 식으로 방광의 수축·이완을 조절한다.
황석원 교수는 "방광은 다른 장기와 달리 부피가 변화를 반복하기 때문에 신축력이 있는 유연소재로 방광의 표면에서 실시간 광자극 및 모니터링할 수 있는 생체 삽입형 소자와 재료를 개발한 것이 큰 성과”라며 “추후 방광뿐만 아니라 다양한 장기에 대한 응용 연구에도 활용 가능할 것"이라고 말했다.
이번 연구는 동물실험 사례지만, 앞으로 추가 연구를 통해 인체에도 적용돼 환자들의 고통을 덜어줄 수 있을 것으로 기대된다. 이규성 교수는 "배뇨장애 질환의 경우 환자의 삶의 질과 아주 밀접한 관계가 있을 뿐만 아니라 이로 인한 우울증 등을 동반함으로써 사회적 비용 또한 큰 질환”이라며 “이번 연구성과를 토대로 후속 연구를 통해 임상에서도 난치성 배뇨장애 질환에 대한 새로운 치료법으로 이어질 수 있도록 노력하겠다"고 말했다.
이번 연구는 세계적 권위의 과학저널 'Science Advances' 최근호에 게재됐다