새로운 척수 이식, SCI 회복에 희망을 보여

오클랜드 대학교 엔지니어팀이 척수 손상 환자의 기능 회복을 지원하는 이식형 전자 장치 개발에 큰 진전을 이루었습니다. 이 경량 임플란트는 척추 손상 치료에 혁신을 가져올 것으로 기대됩니다. 알아두어야 할 사항은 다음과 같습니다.

척수 부상

척수는 두개골 뒤쪽에서 척추뼈를 따라 요추까지 이어지는 관 모양의 조직으로 이루어져 있습니다. 척수는 신경계와 뇌가 신체의 다른 부위와 소통하는 주요 통로 역할을 합니다. 특히 반사 작용이나 동작 조절과 같은 중요한 기능을 담당합니다.

척수가 우리 몸에서 차지하는 중요한 역할은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 따라서 척수 손상은 신경병증성 불편감, 운동 및 감각 기능 상실, 배변 장애, 심지어 성기능 장애를 포함한 여러 질환을 초래할 수 있습니다.

최근에 따르면 연구현재 전 세계적으로 15만 명 이상이 척수 손상(SCI)을 겪고 있습니다. 이러한 손상은 불편함부터 기본적인 일상생활을 할 수 없는 것까지 다양합니다. SCI 환자들은 화장실을 사용하거나 점심을 만드는 것과 같은 사소한 일조차 불가능해질 수 있습니다. 더 심각한 것은 앞으로 SCI 환자가 더 늘어날 것으로 예상된다는 것입니다. 올해 SCI 환자 수가 200만~500만 명에 달할 것으로 추산됩니다.

척수 손상이 치료하기 어려운 이유

척수 손상은 다른 부상보다 치료하기 어려운 여러 가지 측면이 있습니다. 첫째, 척수는 신체 다른 부위와 같은 속도로 회복되지 않습니다. 따라서 평생 동안 척수에 가해지는 손상은 영구적인 후유증으로 남을 수 있습니다.

연구자들은 오래전부터 척수가 효과적으로 재생될 수 있도록 하는 치료법 개발이 획기적인 변화를 가져올 것이라는 사실을 인지했습니다. 대부분의 척수 손상(SCI)이 심각하다는 점을 고려할 때, 환자의 기능이 조금이라도 향상되면 삶의 질 측면에서 큰 변화를 가져올 수 있다는 것은 널리 알려진 사실입니다.

척수 손상 치료 방법

연구자들은 척수 손상(SCI)에 효과적인 치료법을 찾기 위해 다양한 접근법을 시도해 왔습니다. 그중에서도 주목을 받고 있는 접근법 중 하나는 극성이 변하는 저주파 전기장을 이용하는 것입니다. 특히, 척수에 고주파 신경 조절 펄스를 인가하면 재생을 촉진하는 데 도움이 되는 것으로 밝혀졌습니다.

이 치료법은 경막 바로 위에 위치한 근육에 전극을 이식하는 데 의존합니다. 연구자들이 칠성장어, 기니피그, 개 등 인간이 아닌 환자를 대상으로 치료 효과를 확인한 후 이 치료법은 더욱 발전했습니다. 이러한 성공으로 최초의 인간 환자가 이 치료를 받게 되었습니다.

척추가 형성되는 방식

이 치료 전략은 전기장이 초기 신경계 발달에 어떻게 영향을 미치는지 보여주기 때문에 효과적입니다. 신체가 발달하기 시작하면 전기장은 척수가 뇌간에서 허리까지 이어지는 경로를 따라가도록 돕습니다. 특히 이러한 전기 펄스는 조직과 신경 성장을 촉진합니다.

현재 SCI 치료의 문제점

척수 손상(SCI) 치료에 전기 펄스를 사용하는 기술은 아직 연구 중이지만, 도입에는 몇 가지 걸림돌이 있습니다. 첫째, 이전 치료법은 이식형 전기 노드에 의존했습니다. 이 노드는 시간이 지남에 따라 부식될 수 있는 금속으로 만들어져 치료 효과를 떨어뜨리고 다른 합병증을 유발할 수 있습니다.

또한, 이러한 전극의 배치로 인해 측정값이 불규칙해져 치료의 장기적인 재생 촉진 효과가 제한될 수 있습니다. 또한, 부식 문제로 인해 시간이 지남에 따라 신호가 약화되는 등 저주파 자극을 최적화하기 위한 적절한 신호와 강도를 찾는 것이 어려웠습니다.

안타깝게도, 림프절이 부식되기 시작하면 신체에 해를 끼칠 수 있으며, 체내 pH를 변화시키고 금속 부산물과 이온을 체내로 유입시킬 수 있습니다. 다행히 과학자 팀이 이러한 문제들을 해결하는 데 도움이 될 수 있는 새로운 접근법을 제시하여 전 세계 수백만 명의 척수 손상 환자들을 돕고 있습니다.

척수 이식 연구

오클랜드 대학교 Waipapa Taumata Rau의 엔지니어 팀은 SCI에 대한 새로운 치료 방법을 시연했습니다.쥐의 흉부 타박상 척수 손상 후 기능적 결과를 개선하는 일일 전기장 치료" 공부하다.

본 논문은 경막 아래에 이식하도록 설계된 첨단 초박막 장치의 개발에 대해 심도 있게 다룹니다. 이 임플란트는 슈퍼커패시터 전극과 저주파를 사용하여 생체 내성을 향상시켜 장기적인 치료 전략을 수립하는 데 도움을 줍니다.

출처 - 오클랜드 대학교

삶을 방해하지 않도록 설계되었습니다

엔지니어들은 임플란트가 제자리에 편안하게 고정되려면 매우 얇아야 한다는 것을 알고 있었습니다. 그들은 전극을 새롭게 구상하는 것부터 시작했습니다. 기존 방식에 사용되었던 금속 전극을 폐기하고, 대신 스퍼터링 이리듐 산화물 필름(SIROF)으로 코팅된 전극을 사용했습니다.

이 전극들은 성능 향상을 위해 크기가 커졌습니다. 특히, 이 전극들은 척수에 직접 이식되어 손상된 부위에 약한 전류를 흐르게 할 수 있도록 설계되었습니다. 연구진은 이 특정 박막 제조 방식과 장치를 결정하기 전에 여러 가지 접근 방식을 신중하게 시도했습니다.

극성을 번갈아 가며

새로운 척수 이식 시스템은 손상된 조직에 15분마다 교대로 전하를 가합니다. 이 전하는 약 0.5mHz로 설정되어 양방향으로 축삭 성장을 돕습니다. 특히, 이 장치는 250ms 펄스 폭 자극을 사용합니다. 놀랍게도 이 펄스는 기존 방식보다 훨씬 길며 전극의 다이백(die-back) 노출 없이 작동할 수 있습니다.

척수 이식 검사

과학자는 연구의 타당성을 입증하는 데 12주가 걸렸습니다. 실험 단계에는 실험용 쥐에 장치를 이식하는 과정이 포함되었습니다. 쥐는 척수 손상에서 자연적으로 회복할 수 있는 몇 안 되는 동물 중 하나이므로 이 연구의 이상적인 출발점이 될 수 있습니다.

엔지니어들은 4주 동안 치료를 시행한 후 동물들의 반응을 모니터링했습니다. 실험 종료 후 쥐의 척수 조직을 검사했습니다. 중요한 것은, 치료를 받은 쥐와 받지 않은 쥐 모두를 대상으로 새로운 치료가 치유 과정에 어떤 개선 효과를 제공하는지 정확히 확인하기 위한 실험을 진행했다는 것입니다.

척수 이식 결과

시험 결과는 인상적이었습니다. 엔지니어들은 이 치료법이 심각한 척수 손상 후 쥐의 움직임을 안전하게 회복시켰다는 점에 주목했습니다. 쥐는 움직임과 감각 모두 회복되는 징후를 보이기 시작했습니다.

실험의 일환으로 쥐의 발에 약한 전류를 흘렸습니다. 치료를 ​​받은 쥐들은 실험에서 전류를 인지하고 느낄 수 있었으며, 그에 따라 반응하고 발을 떼어냈습니다. 놀랍게도, 치료를 받지 않은 쥐들에 비해 실험 1주차부터 치유 속도가 향상되었습니다.

데이터는 경막하 자극이 피험자들의 뒷다리 기능과 촉각 감각을 회복하는 데 도움이 되었음을 시사합니다. 또한, 이 접근법은 기존 접근법처럼 척추에 염증을 일으키지 않았습니다. 연구진은 전극이 금속 전극처럼 주변 조직으로 확산된다는 점에 주목했습니다.

연구팀은 이식 후 전극이 유해한 부산물이나 부작용을 생성하는지 확인하기 위해 전극을 연구했습니다. 오염은 없었으며, 이는 엔지니어들이 이 접근법을 통해 더 자주, 더 적은 위험으로 치료를 적용할 수 있음을 의미합니다. 마지막으로, 실험 결과, 치료를 받은 쥐들은 다양한 운동 능력 검사에서 향상된 성적을 보였고, 운동 관련 뇌 영역의 세포 수도 증가했습니다.

척수 이식의 이점

척수 이식은 여러 가지 이점을 제공하여 획기적인 변화를 가져올 수 있습니다. 첫째, 척수 손상에 대한 효과적인 장기 치료법은 없습니다. 이러한 접근법은 전기 자극이 신체에 미치는 장기적인 영향에 대한 추가 연구의 문을 열어줄 것입니다.

새로운 시스템은 환자에게 더 긴 자극 시간을 제공합니다. 특히, 보고서는 새로운 음극이 기존 제품보다 1000배 더 뛰어난 성능을 발휘한다고 언급하며, 이는 환자에게 해를 끼치지 않으면서 더 강한 선량을 전달할 수 있음을 의미합니다.

더 적은 전력

엔지니어들은 교류 극성 방식이 에너지 효율적이라고 지적했습니다. 다른 임플란트 기반 치료법에 필요한 에너지의 극히 일부만 사용합니다. 이처럼 낮은 에너지 요구량은 압전 소자나 배터리가 아닌 다른 방법을 사용하여 신체에서 전원을 공급받을 수 있음을 의미합니다.

더 큰 침투력

또 다른 주요 장점은 더 큰 전극이 척수 내 EF(전극)의 더 깊은 침투를 제공한다는 것입니다. 저주파 신호가 더 깊이 전달될수록 신체의 반응은 더욱 효과적입니다. 놀랍게도, 이 장치는 에너지 소비를 줄이는 동시에 전기 펄스의 침투력을 향상시킵니다.

편안한 디자인

이 접근법의 가장 큰 장점 중 하나는 임플란트가 착용자에게 불편함을 유발하지 않는다는 것입니다. 기존 접근법은 훨씬 큰 장치를 사용했는데, 이는 착용자에게 불편을 줄 수 있었고, 잠재적인 손상 위험 등을 야기했습니다. 하지만 초박형 장치를 사용하는 새로운 접근법은 환자가 눈치채지 못하게 장치를 착용할 수 있음을 의미합니다.

더 안전한 사용

연구팀은 새로운 치료법이 다른 치료법보다 훨씬 안전하다는 점을 재빨리 강조했습니다. 구체적으로, 연구팀은 환자의 염증이 훨씬 적다는 것을 확인했습니다. 척수 손상 사례는 없었으며, 이 치료법은 이전 치료법처럼 전극-조직 계면에서 돌이킬 수 없는 패러데이 반응을 일으키지 않았습니다. 또한, 신체가 이 장치에 면역 반응을 일으키지 않습니다.

척수 이식의 실제 적용 및 타임라인:

척수 이식 기술은 실제 세계에서 다양한 용도로 활용될 수 있습니다. 가장 확실한 활용 사례는 전 세계 수백만 명의 척수 손상 환자들이 더 나은 삶을 살 수 있도록 돕는 것입니다. 이러한 접근 방식은 효과적인 치료 전략에 있어 획기적인 도약을 의미합니다.

연혁

이 기술이 공식적으로 의료 분야에 도입되기까지는 7~10년이 걸릴 수 있습니다. 치료의 장기적인 효과에 대한 연구가 아직 많이 필요합니다. 게다가, 치료의 복잡성과 환자에게 미치는 사고의 영향 때문에 기술자들은 규제 기관의 승인을 받는 데 수년이 걸릴 것입니다.

척수 이식 연구원

척수 이식 연구는 오클랜드 대학교와 스웨덴 찰머스 공과대학교의 엔지니어들이 주도했습니다. 논문에는 브루스 할랜드 박사가 이 연구의 책임 연구원으로 명시되어 있습니다. 또한, 그는 대런 스비르스키스 교수, 마리아 아스플룬드 교수, 그리고 공인된 대학의 여러 과학자들의 지원을 받았습니다.

척수 이식의 미래

이 기술의 미래는 밝습니다. 연구팀은 이제 그 동안 축적된 지식을 바탕으로 신뢰할 수 있고 정확한 의료 기기를 개발하는 데 집중할 것입니다. 이 기기는 언젠가 삶을 송두리째 바꿔놓는 척수 손상을 겪는 수백만 명의 사람들에게 도움을 줄 수 있을 것입니다. 또한, 연구팀은 치료 빈도, 치료 기간, 그리고 이 치료법과 연계된 약물 사용 등 치료의 중요한 측면들을 심층적으로 연구할 것입니다.

건강 과학에 투자

의료기기 제조 분야는 경쟁이 치열한 산업으로, 여러 강자들이 주도하고 있습니다. 이러한 기업들은 심각한 질병으로 고통받는 사람들을 돕기 위한 제품을 생산합니다. 과학 연구와 건강 증진에 대한 헌신적인 노력 덕분에 투자자들에게 사랑받는 기업들입니다. 의료기기 제조 분야의 발전을 선도하며 의료 기술의 발전을 돕는 한 기업을 소개합니다.

티지아나 생명과학(TLSA)

Tiziana 생명 과학 (TLSA ) 2013년 시장에 진출했습니다. 런던에 본사를 둔 이 바이오테크 기업은 다발성 경화증(MS), 루게릭병(ALS), 알츠하이머병 등 신경 염증성 및 신경 퇴행성 질환 치료제 연구 개발을 전문으로 합니다. 이 회사의 독창적인 접근 방식과 기술력은 척수 손상 치료 분야에서 인정받는 기업으로 자리매김하는 데 기여했습니다.

특히, 티지아나 라이프 사이언스는 신경 손상 환자를 돕기 위해 개발된 완전 인간 항-CD3 항체를 개발 중인 유일한 기업입니다. 이 약물은 현재 임상 개발 중이며 성공 조짐을 보이고 있으며, 2026년 임상 시험이 예정되어 있습니다. 따라서 많은 분석가들은 TLSA를 높은 상승 잠재력을 가진 주식으로 평가하고 있습니다.

Tiziana Life Sciences(TLSA)의 최신 주식 뉴스 및 개발

척수 이식 결론

안타깝게도 척수 손상(SCI)으로 고통받는 사람들에게 회복 경로를 제공할 수 있는 확실하고 효과적인 방법은 없습니다. 대부분의 경우 손상은 영구적입니다. 다행히도, 이 최신 연구는 이러한 환자들이 심각한 부작용 없이 부상에서 완전히 회복할 수 있도록 하는 미래 치료법의 문을 열어줍니다. 이러한 이유 외에도 여러 가지 이유로, 이 엔지니어들은 그들의 노고와 헌신에 기립 박수를 받을 만합니다.

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참고 연구:

^{1. Harland, B., Matter, L., Lopez, S. et al. 쥐의 흉부 타박상 및 척수 손상 후 매일 전기장 치료를 실시하면 기능적 결과가 향상됩니다. Nat Commun  16, 5372 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-60332-0}