정상 소아 ‘뇌신경 생리 연결성 지도’ 완성

분당서울대병원 소아청소년과 김헌민 교수가 세계 최초로 건강한 정상 소아가 성인으로 성장하는 과정에서 뇌의 연결성 변화를 분석한 ‘뇌신경 생리 연결성 지도’를 완성했다고 밝혔다.

우리 몸의 뇌는 약 1,000억 개의 신경세포(뉴런·neuron)가 각자 수천 개의 연결을 형성하고 있는 거대한 시스템이다. 신경세포 사이에는 시냅스라는 공간이 있어 전기화학적 신호를 통해 정보를 전달하게 되는데, 이 과정에서 발생한 전기 신호를 파동 형태로 표현한 것을 ‘뇌파’라고 한다.

뇌와 관련된 질환이나 이상 소견을 보이는 환자는 일반인의 뇌파보다 불안정하거나 특이한 양상을 보이는데, 특히 경련성, 발작성 질환의 경우 신경세포의 과도한 활성·흥분이 원인이 되는 경우가 많기 때문에 진단 및 치료 과정에서 뇌파의 활용도가 높다.

현재 뇌파 검사는 환자의 뇌파에서 특정 질환과 관련된 이상이 있는지를 확인하기 위한 수단으로 사용되는 것이 일반적이다. 예를 들어 뇌전증(간질)의 경우, 뇌전증 환자들에게서 주로 관찰되는 ‘뇌전증파’ 혹은 ‘발작파’가 검사 결과에 나타난다면 이를 발작의 종류, 횟수 등의 정보와 종합해 질환을 진단하고, 치료 전략을 세우는 식이다.

그러나 이는 건강한 정상 대조군 지표와 자세하게 비교하는 것이 아니라, 질환과 관련된 특징적인 뇌파의 유무와 발생 위치를 통계와 경험에 기반해 해석하고 활용하는 방식이다. 따라서 뇌파를 더욱 정밀하게 분석하고 질환의 근본적인 기전(매커니즘)을 자세히 밝혀나가는 데는 한계가 있다.

이에 김헌민 교수팀은 정상적인 발달 과정을 거치며 신경계 질환이 없는 소아 212명을 연령별로 구분해 성장 과정에서 뇌신경세포의 연결이 어떻게 변화하는지를 분석, 세계 최초로 정상 소아의 뇌파 기반 뇌신경 생리 연결성 지도를 만드는 데 성공했다.

연구팀은 뇌파 분석에 사용되는 가장 중요한 6개 주파수 대역을 기반으로 ▲4-6세 ▲6-9세 ▲9-12세 ▲12-15세 ▲15-18세로 연령이 증가함에 따라 정상적인 뇌 성숙 과정에서 뇌신경계의 연결성이 변화하는 과정을 분석했다. 그 결과, 연령이 증가하면서 뇌 영역 간 연결 강도는 점점 강해지고, 기능은 분리되며 정보를 전달하는 시간은 감소하는 양상을 보였다.

이는 소아기부터 청소년기에 이르는 성장 과정에서 정상적인 뇌가 점점 효율적으로 변하는 과정을 나타낸 결과로, 다양한 질환에서 관찰되는 뇌파 검사 결과를 분석할 수 있는 기준점, 즉 정상 대조군의 뇌신경 생리 연결성을 표준화한 이른바 ‘지도’를 마련했다는 점에서 의미가 깊다.

또한, 연구팀은 주파수 8~13Hz 알파 대역에서 뇌 연결성의 변화 과정이 가장 뚜렷하게 나타난다는 사실을 밝히기도 했다. 이를 바탕으로 해당 주파수 대역에서 뇌 질환 환자들의 뇌파 검사 결과를 정상군과 비교 분석하는 연구를 수행한다면, 연결성에 문제가 생긴 신경세포의 네트워크를 파악해 보다 정확한 진단과 치료를 가능하게 할 것으로 기대된다.

김헌민 교수는 “그간 정상 대조군의 지표가 없어 뇌파 검사 결과를 정밀하게 해석하는 데 어려움이 많았다”며, “이번에 완성한 뇌신경 생리 연결성 지도가 이러한 문제를 해결할 것”이라고 말했다.

이어 그는 “현재는 신경세포의 전기적 작용과 연관이 깊은 경련발작, 뇌전증 등의 치료에서 활용 가능성이 가장 높지만, 향후 발달 장애나 주의력 결핍 과다행동 장애(ADHD), 자폐 스팩트럼 장애와 같은 다양한 소아 신경 질환에도 적용될 가능성이 높다”고 전했다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부가 후원하고 정보통신산업진흥원(NIPA)이 주관한 의료 인공지능 개발 사업 ‘닥터앤서 1.0’ 프로젝트의 일환으로, 최근 국제 저명학술지 ‘Journal of Clinical Neurology’에 게재됐다. 분당서울대병원은 닥터앤서 1.0 사업의 주요 참여기관이자 ‘닥터앤서 2.0’ 사업의 주관 기관으로 활동하고 있다. 

출생체중 적을수록, 약시 위험 높아

명지병원 안과 이주연 교수팀이 발표한 ‘약시와 주산기 요인의 유전적 인과 추론(Genetic causal inference between amblyopia and perinatal factors)’ 연구가 세계적 권위의 저널 '네이처(Nature)'의 자매지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 10월호에 게재됐다.

약시(弱視)란 특별한 이상이 없는데 시력검사를 하면 양쪽 눈의 시력이 시력표에서 두 줄 이상 차이가 나고, 안경을 써도 시력이 잘 나오지 않는 상태를 말한다. 약시는 전 세계적으로 100명 중 2명꼴로 발생하는 흔한 안과 질환이며, 유병률은 더욱 증가할 것으로 전망된다.

약시는 사시와 달리 겉으로 드러나는 증상이 없어 쉽게 알아차리기 어렵다. 늦게 발견할 경우 시력발달에 악영향을 미칠 수 있으므로, 조기 진단을 통한 교정 치료가 중요하다.

약시의 발생 인자는 안과적 요인과 비안과적 요인으로 나뉜다. 안과적 요인은 사시, 굴절이상, 부동시 등이며, 비안과적 요인은 조산, 아프가(APGAR) 점수, 임신 중 흡연, 신생아중환자실 치료 여부 등이 포함된다. 기존의 약시 관련 연구는 주로 안과적 요인에 관한 것으로, 비안과적 요인에 대한 대규모 임상 코호트 연구가 드물고 관찰 연구는 제한적이었다.

이주연 교수팀은 영국인 50만 명의 유전정보가 담긴 영국 바이오뱅크(UKBB)의 코호트 데이터를 활용해, 멘델식 무작위 분석법(MR; Mendelian Randomization)으로 약시와 출생체중, 산모의 흡연, 모유 수유의 유전적 인과 관계를 분석했다.

연구 결과 출생체중과 약시 위험도가 반비례하는 것으로 나타났다. 출생체중이 적게 나갈수록 약시 발생 위험이 높아지는 것이다. 반면에 산모의 흡연과 모유수유 여부는 약시 위험과 직접적인 인과 관계가 없었다. 

그간 이른둥이(37주 미만 또는 출생체중 2.5kg 이하)의 경우 망막혈관 발달이 정상적으로 이뤄지지 않아 미숙아망막병증 등 안과적 문제와 함께 시력 장애의 발생 위험이 높다는 것은 잘 알려져 있었다. 

이번 연구는 조산 자체가 아닌 출생체중과 약시 사이에 직접적인 인과 관계를 발견했다는 점에서 안과질환 연구에 새로운 방향을 제시했다는 평가다.

다만 연구팀은 이번 연구가 유전정보 데이터를 활용해 출생체중과 약시 발생의 인과성을 분석·추론한 결과인 만큼, 저체중 신생아에서 약시 발생이 높게 나타는 원인 규명은 추가 연구가 필요하다고 전했다.

이주연 교수는 “국내 출산율 통계자료에 따르면, 저체중출생아 비율은 해마다 높아지는 추세”라며, “이른둥이의 경우, 출생 당시 안과 및 신경학적 이상이 없었다 해도 약시 등 시력 이상의 위험이 높으므로 주의 깊은 관리가 필요하다”고 말했다.

한편, 해당 연구는 서울대 의과대학 예방의학교실 박수경 교수, 이상준 서울대 의과대학원생이 공동저자로 참여했다.

난소기형종, ‘종양 특징’ 따라 재발율 달라

삼성서울병원 산부인과 최두석·이동윤·김성은 교수팀은 젊은 환자들의 성숙낭성기형종 재발율을 확인하기 위해 2000년 1월부터 2018년 11월 사이 첫 난소 수술을 한 10~29세 환자 442명을 추적 관찰했다.

연구 결과 낭종절제술을 시행한 환자들은 11.2%, 난소절제술을 시행한 환자들은 20.3% 가 5년 내 재발했다. 낭종절제술 시행 환자 그룹에서는 수술 전 종양이 크거나, 종양이 난소 양쪽에 모두 위치할 경우 재발 위험이 더 높았다.

최두석 교수는 “이번 연구를 통해 성숙낭성기형종 재발율이 높은 환자군을 특정하여 보다 정밀한 추적관찰로 빠른 대처를 할 수 있게 되었다”며 많은 부인과 질환이 정기검진을 통해 예방 가능하므로 전문의와 상담을 통해 여성들이 건강한 삶을 유지하길 바란다”고 말했다. 

이번 연구는 <국제산부인과학술지>(International Journal of Gynecology & Obstetrics) 최근호에 게재됐다. 또한 제 31회 유럽 부인과 내시경 학회에서 진행한 김성은 교수 포스터 발표를 통해 학계의 주목을 받았다.

아토피 피부염 약물 개발 실마리 제시

연세대학교 의과대학 의생명과학부 남기택, 피부과학교실 박창욱 교수 연구팀은 RAB25 단백질이 부족해지면 피부 보습력에 관여하는 케라토하이알린과립 생성이 저해돼 필라그린(filaggrin)이라는 보습 인자가 줄어 아토피 피부염이 악화된다고 21일 밝혔다.
 
이번 연구결과는 알레르기 면역 분야 최고 권위 국제 학술지 유럽 알레르기임상면역학지(Allergy, IF 14.710) 최신 호에 게재됐다.

프로 필라그린은 피부를 형성하는 단백질 뭉치인 케라토하이알린과립 안에서 필라그린으로 숙성(熟成, muturation)돼 피부 보습 인자를 만든다. 기존에 연구팀은 피부 보습에 관한 연구를 진행하며 RAB25 단백질의 결핍이 피부의 수분 손실을 유발한다고 밝혔다.

연구팀은 RAB25 단백질 발현량이 필라그린 생성에 미치는 영향과 원리를 파악하기 위한 연구를 진행했다.

연구결과, RAB25 단백질의 발현량은 아토피 피부염 중증도에 직접적인 영향이 있었다. RAB25 단백질이 세포 운동성(actin dynamics)을 촉진해 프로 필라그린이 케라토하이알린과립에서 필라그린으로 숙성하는 과정을 도와 피부 보습력을 높이는 것으로 확인됐다.

또 연구팀은 정상 피부와 아토피 피부염의 세포 단백질 발현량을 비교·분석해 RAB25 단백질이 피부에 미치는 영향을 밝혔다. 아토피 피부염에서 RAB25 단백질의 발현량은 정상 피부 샘플의 RAB25 단백질 발현량의 36분의 1로 현저히 적었다. 이를 통해 RAB25 단백질이 부족해지면 아토피 피부염 중증도가 높아진다는 것을 규명할 수 있었다.

마우스 실험에서도 RAB25 단백질이 결핍됐을 때 세포 운동성이 떨어지면서 필라그린 양이 줄며, RAB25 단백질 결핍이 아토피 피부염 중증도에 영향을 준다는 것을 다시 확인했다.

아토피 피부염을 일으키는 옥사졸론(Oxazolone)을 투여해 피부 건조를 유발했을 때 역시 RAB25 단백질이 없는 마우스에서의 아토피 피부염 발생 범위(200µm)가 정상 마우스(25µm) 보다 8배 넓었다. 

약물 검증도 진행하며 아토피 피부염 치료 약물 개발의 방향성도 마련했다. 피부 세포를 회복시키는 칼펩틴(Calpeptin)을 RAB25 단백질이 결여된 마우스에 주입한 뒤 경과를 관찰했다.

칼펩틴을 투여받은 RAB25 단백질 결여 마우스에서 세포 운동성이 증가하면서 필라그린 발현량이 늘어나며 아토피 피부염 증세가 호전되는 것을 확인했다.

남기택 교수는 “RAB25 단백질의 결핍이 아토피 피부염의 중증도를 높인다는 것과 필라그린의 숙성 원리 규명을 통해 피부 보습력이 개선되는 과정을 파악할 수 있었다”며 “이번 연구로 찾아낸 치료 약물 기전을 통해 앞으로 아토피 피부염을 극복할 수 있는 연구를 계속 할 것”이라 말했다.

맞춤형 무릎 인공관절 치환술, 정상 무릎 움직임 재현 입증

환자의 무릎 형태와 생체역학을 최대한 보존하며 시행하는 환자 맞춤형 무릎 인공관절 치환술이 수술 전과 가까운 정상 무릎 관절 움직임을 재현해 환자들의 수술 만족도를 높인다는 사실이 증명됐다. 

가톨릭대학교 은평성모병원 정형외과 고인준 교수팀은 환자 맞춤형 무릎 인공관절 치환술이 무릎의 중간 굴곡 운동 범위(mid-flexion range)에서 보다 자연스런 운동과 주변 인대 긴장도를 재현한다는 사실을 입증했다고 밝혔다. 

고 교수팀은 가톨릭대학교 응용해부학교실 곽대순 교수, 세종대학교 기계공학과 임도형 교수와 함께 동작 분석 기법(motion capture analyses) 및 비디오 신율계(video extensometer)를 활용해 환자 맞춤형 인공관절 치환술과 기존의 수술법으로 수술한 무릎의 운동역학과 무릎 안쪽 인대에 가해지는 긴장도를 비교 분석했다. 

그 결과 환자 맞춤형 인공관절 치환술에서는 정상에 가까운 중간 굴곡 운동 범위 재현 및 인대 긴장도가 유지되지만 기존의 인공관절 치환술에서는 불안정한 운동과 수술 전에 비해 높은 인대 긴장도가 나타난다는 사실을 확인했다. 

고 교수팀이 분석한 중간 굴곡 운동 범위는 대략 30~80도에 이르는 굴곡 운동 범위를 일컫는 말로 중간 굴곡 운동 범위가 정상적으로 재현된다는 것은 대부분의 일상생활을 문제없이 할 수 있다는 것을 의미한다. 

무릎 인공관절 치환술은 중증으로 진행된 퇴행성관절염 환자에서 손상된 관절을 제거한 뒤 특수 금속과 플라스틱 재질의 인공관절을 삽입하는 수술이다. 최근 인구 고령화와 생활방식의 서구화로 무릎 퇴행성관절염 환자가 크게 늘면서 수술이 필요한 환자들도 함께 증가하는 추세에 있다. 

의학기술의 발달로 인공관절의 수명과 기능이 눈부시게 발전하고 있지만, 수술 후 관절의 기능을 수술 전과 같이 자연스럽게 재현하는 것에는 한계를 보여 왔다.

기존의 무릎 관절 치환술은 환자의 변형된 무릎 상태를 고려하지 않고 일률적으로 뼈와 연부조직을 제거하는 방식으로 시행하는데, 이런 경우 환자 고유의 인대 긴장도와 생체역학을 변화시켜 수술 후에도 통증이 지속되고 기능 소실 및 부자연스러움을 유발할 위험이 높다.

반면, 환자 맞춤형 인공관절 치환술은 환자 고유의 무릎 형태에 맞춰 뼈를 절제하고 연조직 긴장도는 그대로 유지해 최대한 환자의 생체역학을 보존하는 것을 목표로 한다. 실제 임상 현장에서도 기존 수술법에 비해 더 우수한 기능 회복 및 높은 환자 만족도가 보고되고 있지만 이를 뒷받침할 근거와 기초연구가 부족한 실정이었다. 

은평성모병원 정형외과 고인준 교수는 “이번 연구는 세계에서는 처음으로 동작분석기법과 비디오 신율계를 동시에 활용해 환자 맞춤형 무릎 인공관절 치환술이 기존의 수술법에 비해 보다 정상에 가까운 운동 범위를 재현할 수 있다는 점을 분명하게 증명했다는데 의의가 있다”면서 “환자들이 빠르게 회복하고 높은 수술 만족도를 보이는 이유를 설명할 수 있는 하나의 근거가 될 수 있길 기대한다”고 밝혔다. 

이번 연구는 과학기술정보통신부 주관 국책과제의 일환으로 진행됐으며, 연구 결과는 생체역학 분야 세계적인 권위의 학술지 바이오엔지니어링(Bioengineering, IF=5.046) 2022년 10월호에 게재됐다. 연구를 주도한 고인준 교수는 무릎 인공관절 치환술 분야 권위자로 환자 맞춤형 수술 및 통증 조절, 재활 프로그램을 도입해 좋은 임상 결과를 내고 있으며 은평성모병원 개원 후 인공관절 치환술 2000례 달성을 이끈 바 있다.  

순천향대 부천, 22주·450g 초극소 미숙아’ 치료 성공

재태주수 22주 1일에 체중 450g으로 태어난 ‘초극소 미숙아’인 ’진기태‘ 군이 최근 순천향대 부천병원 신생아중환자실에서 약 6개월간의 치료를 받고 체중 3.03kg의 건강한 모습으로 퇴원했다.

재태주수 37주 미만인 아기를 미숙아, 출생 당시 체중이 2,500g 미만인 아기를 저체중 출생아라고 한다. 기태는 그중에서도 체중이 1,000g 미만인 초극소 저체중 출생아이다. 1,000g 미만의 초극소 미숙아의 국내 생존율은 70~80% 정도이나, 기태와 같이 22주 출생아의 생존율은 20% 정도로 매우 낮다.

태어날 당시 기태는 자발 호흡과 움직임이 없는 상태 및 심박수 저하로 즉시 기관내삽관과양압 환기를 진행했고, 이후 정상 맥박을 회복해 신생아중환자실에 입원했다.

기태는 정상 호흡이 어려워 장기적인 인공호흡기 치료와 이로 인한 후유증인 만성 폐질환 방지를 위해 산소치료를 시행했다. 혈관이 제대로 형성되지 않아 응급 혈액 검사나 수혈 치료를 대비해 ‘중심정맥관’을 유치하고, 적절한 성장을 돕기 위해 정맥으로 영양을 공급했다. 그 외 감염 예방을 위한 항생제, 저혈압 방지를 위한 승압제, 수혈 치료 등 내과적 치료를 시행했다.

순천향대 부천병원 소아청소년과 박가영 교수는 “초극소 미숙아는 모든 장기의 기능이 미숙하기 때문에, 호흡이 잘 이루어지는지 자주 살피고, 손상되기 쉬운 장기들의 상태를 지속적이고 세심하게 관찰해 문제 발생 시 빠른 처치를 시행함으로써 향후 심각한 후유증을 남길 수 있는 문제들을 최소화하는 것이 치료의 관건”이라고 말했다.

신장학회, 2024년 아태 신장학회 유치

대한신장학회는 21일 '2024 아시아 태평양 신장학회 학술대회(Asian Pacific Congress of Nephrology 2024, APCN 2024) 유치에 성공했다고 밝혔다. 

지난 11월 3일부터 미국신장학회 기간 중 열린 아시아태평양 신장학회 집행위원회 심사에서 호주, 대만, 말레이시아, 인도 등과 접전을 벌여 최종 유치국가로 결정됐다. 

아시아 태평양 신장학회는 신장의학 분야의 대표적인 국제학술대회로 아시아 태평양 지역의 40개국이 회원으로 참여하고 있다. 

이번 학회 유치로 대한신장학회는 지난 2010년 제12회 학술대회 이후 14년 만에 아시아 태평양 신장학회 학술대회를 개최하게 됐다. 

임춘수 이사장은 “뜨거운 경쟁을 뚫고 유치에 성공한 2024 아시아 태평양 신장학회 학술대회는 국제사회 속에서 대한민국 신장학의 역량을 도약시킬 수 있는 새로운 계기를 마련해 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 

2024 아시아 태평양 신장학회 학술대회는 2024년 6월 13일부터 16일까지 서울 코엑스에서 열릴 예정이며 역대 최대규모인 40개 회원국으로부터 약 3500명의 국내외 연구자들이 모이는 국제학술 축제가 될 것으로 기대를 모으고 있다.