▲ 쥐를 대상으로 한 광유전자극 실험 (자료: MIT).

■ 기술개요

한의학과 서양의학은 한 가지 공통점이 있다. 한방병원에 가면 당연히 침을 맞는다. 침을 맞는 것은 아픈 부위에 침을 꽂아 병들어 가는 세포를 자극하는 행위이다.

침으로 병들어 가던 세포들이 젊은 세포로 되돌아간다. 회춘하는 것이다. 서양의학도 마찬가지이다. 늙은 세포를 자극시키면 젊은 세포로 되돌아간다. 우리가 아픈 부위를 마사지하는 것도 이와 같은 원리이다. 관건은 무엇으로 자극을 주느냐이다.

뇌의 신경세포(Neuron)가 비활성화되면 기억상실증 등 여러 병이 걸린다. 이를 치료하는 기술로 페이스메이커(pacemaker)인 전기 자극기(electrical impulses)를 뇌에 이식해 신경을 자극하는 심층뇌자극기술(deep brain stimulation)이 일반적이다.

그러나 최근에는 빛을 신경에 쏘아 특정 신경세포를 자극하는 광유전자극(optogenetic stimulation) 기술이 주목받고 있다. 빛을 특정 뉴런에 쏘면 자극을 받아 켜지고, 빛을안 쏘면 꺼지는 스위치 원리를 이용하는 것이다.

■ 연구 현황

MIT 공대 신경과학자들이 강압적인행동(compulsive behavior)을 조절하는 두뇌 회로에 빛을 쏘여, 쥐가 강압적인 행동을못하게 하는 데 성공했다(Burguiere et al., 2013; Rauch et al., 2013).

따라서 조만간 인간에게도 적용하여 강박 신경증(OCD: obsessive-compulsive disorder)을 고칠 수 있는 새로운 치료법이 개발될 것으로 기대하고 있다.

미국의 성인 중 1%가 강박 신경증에 시달리고 있다. 환자들은 주로 불안감 해소제(antianxiety drugs)나 진정제(antidepressants) 등의 약물을 투여받거나 물리요법을 받는다. 두 가지를 적용하는 경우도 있다.

그럼에도 불구하고 환자들의 증상이 나아지지 않으면 심층뇌자극기술로 뇌를 자극하여 치료한다. MIT 공대는 빛을 이용하는 광학유전기술을 이용하여, 빛에 민감한 뉴런을 만들어 쥐에 주입하고, 빛을 쏘여 이 뉴런을 자극하여 발현시키는 데 성공했다.

인간은 언젠가 두뇌의 활동 패턴을 읽어 낼 것이다. 그렇게 되면 하루에 세 번 약을 먹거나 하루 종일 자극을 주는 대신 제 시간에 빛을 쏘아 특정 뉴런을 활성화시키면 된다.

또는 특정 뉴런의 스위치를 끄면 특정 질환을 고칠 수 있다(Science Daily, 6 June 2013). 강박 신경증만이 아니라 뇌 관련 질병이나 기억 상실증 등도 특정 뉴런을빛으로 자극하면 치료할 수 있다. 또 특정 뉴런을 빛으로 자극하면 학습 효과도 올릴수 있다.