[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 국내 연구진이 여러 마리 물고기 뇌파를 동시에 측정하는 기술 개발에 성공했다. 인간과 유사 유전정보를 가진 제브라피쉬를 이용한 뇌신경계 질환 신약개발 과정에서 연구비용과 시간을 크게 절약할 수 있게 됐다.

DGIST 로봇공학전공 김소희 교수 연구팀은 여러 마리 성체(成體) 제브라피쉬의 뇌파를 동시에 측정하는 기술을 개발, 이를 활용한 뇌전증 치료약의 효과 검증에 성공했다고 17일 밝혔다.

이는 한 마리의 뇌파만을 측정할 수 있었던 기존 기술의 한계를 극복한 것으로, 향후 뇌신경계 질환 치료에 쓰이는 신약 후보물질 연구의 정확도와 효율성 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 김소희 DGIST 로봇공학전공 교수(우), 제1저자인 로봇공학전공 이유현 연구원. [사진=DGIST] 2020.06.17 swiss2pac@newspim.com

제브라피쉬는 척추동물로, 인간과 70% 유사한 유전정보와 생체기관을 갖고 있다. 따라서 신약 개발 단계 중 첫 단계로 세포를 대상으로 한 기초연구단계와 다음 단계인 설치류 대상 비임상시험 단계 사이에 사용될 동물로 주목받고 있다.

이러한 제브라피쉬를 여러 마리 활용하면 투입된 약물이 주는 영향을 신속하고 정확히 관찰할 수 있다. 이는 효과 있는 신약 후보물질을 초기에 스크리닝 할 수 있어, 연구비용과 시간을 대폭 줄일 수 있는 장점이 있다.

이에 김 교수팀은 성체 제브라피쉬 여러 마리를 안정적으로 고정시켜 뇌파를 측정할 수 있는 고정유닛과 약물 주입·교환 유닛이 결합된 장치를 고안해 환경 변화 없이도 약물 교환과 연속적인 뇌파 측정이 가능하도록 했다. 이를 통해 여러 마리에서 장시간의 비침습적 뇌파 측정이 가능하다.

이는 한 번에 제브라피쉬 한 마리만의 뇌파 측정이 가능하던 기존 기술의 한계를 극복한 것이다. 또한 김 교수팀이 개발한 방식은 유닛을 손쉽게 확장 가능해, 동시 측정 가능 개체 수를 손쉽게 늘릴 수 있고, 뇌파 측정 후 제브라피쉬를 다시 수조로 돌려보내 장기간의 추적 관찰도 가능하다.

연구팀 측은 "이 기술을 활용한다면 향후 제브라피쉬의 장점을 극대화한 신약 개발·연구가 가능할 것"이라며 "특히 뇌신경계 질환 치료에 쓰일 수 있는 여러 후보약물들을 여러 마리의 제브라피쉬에 동시에 투입, 그에 따른 뇌파 반응을 연구하는 데 있어 정확도와 효율성이 크게 개선될 것으로 기대하고 있다"고 했다.

또 여러 약물을 시험하는 시간도 크게 단축할 수 있는데, 그 중 효과가 나타나는 약물들을 선별하는 초기 스크리닝 과정에 소요되는 비용과 시간을 대폭 줄일 수 있을 것으로 보인다.

김 교수는 "이번에 개발한 기술은 뇌전증이나 수면 장애, 자폐증 등 다양한 뇌신경계 질환 치료를 위한 신약 후보물질의 초기 스크리닝 단계에 활용할 수 있다"며 "처리 속도가 느리다는 뇌파의 약점을 극복하고, 정확도가 높다는 뇌파의 장점을 바탕으로 약효 관련 연구를 진행할 수 있어 향후 후보물질 초기 스크리닝 단계의 성공률을 높일 수 있을 것으로 기대된다"고 했다.

한편, 이 연구는 DGIST 학부 및 석사과정 졸업생인 로봇공학전공 이유현 연구원이 제1저자로, 김 교수가 교신저자로 참여했다. 과학기술정보통신부 뇌과학원천기술개발사업의 지원으로 수행됐으며, 연구 결과는 바이오센서 분야 국제학술지인 '바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics)'지에 온라인 게재됐다.

swiss2pac@newspim.com