사지마비 환자들에게 희소식…전기 대신 ‘이것’으로 근육 제어

MIT연구팀 국제저널에 발표

마비 환자들에게 ‘희망의 빛’
빛으로 근육 제어 가능해져

사지마비 환자가 빛으로 근육을 제어하는 모습을 챗GPT에 요청했다. [사진 = 챗GPT]

미국 연구팀이 빛으로 근육을 제어하는 기술을 개발했다. 전기 자극 대신 빛 자극을 주면 피로감 없이 더 자연스레 근육을 제어할 수 있는 것으로 확인됐다. 사지마비 등을 겪고 있는 환자들에게 희소식이 될 전망이다.

휴 헤르 미국 메사추세츠공대(MIT) 맥고번뇌연구소 교수 연구팀은 22일(현지시간) 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스’에 이 같은 연구결과를 발표했다.

과학자들은 신체의 근육을 제어하기 위해 ‘기능적 전기자극(FES)’을 사용하는 법을 연구해왔지만 이 방법은 근육 전체를 자극할 뿐 아니라 오랫동안 전기자극을 줄 수 없다는 단점이 뚜렷했다.

연구팀은 이런 한계를 극복하기 위해 ‘광유전학’을 도입했다. ‘빛의 학문’인 광학과 유전학의 합성어인 광유전학은 빛으로 신체를 조작해 반응을 일으키는 기술이다. 근육은 물론 세포 단위까지 영향을 미칠 수 있다.

미국 메사추세츠공대(MIT) 연구팀이 빛으로 근육을 제어하는 기술을 개발했다. MIT 연구원이 빛을 내는 재료를 들고 있다. [사진 = MIT]

연구팀은 쥐의 유전자 조작해 ‘채널로돕신-2’라는 빛에 민감한 단백질을 발현시키고 쥐 다리 아래쪽 근육을 제어하는 경골 신경 근처에는 작은 광원을 이식했다. 광원에서 나온 빛이 ‘채널로돕신-2’ 단백질을 자극하면 근육 조직이 움직이는 모습을 관찰했다. 특히 빛의 양에 따라 근육의 힘이 늘어나는 모습을 확인했다. 연구팀은 “FES 자극과 달리 정확한 근육 제어가 가능하다는 것”이라고 설명했다.

연구팀은 근육이 받는 피로도도 측정했다. 빛을 비춘 뒤 언제까지 근육이 제 힘을 내는 지 따졌다. 그 결과, 1시간 가량 빛을 비춰도 근육이 제 힘을 냈다. 연구팀은 “FES 자극은 15분 정도가 최대”라고 말했다.

이 연구를 사람에게 적용하려면 빛에 민감한 단백질을 사람 조직에 안전하게 심는 것이 과제다. 헤르 교수는 “빛에 민감한 단백질을 면역 반응을 유발하지 않고 전달하기 위한 방법을 찾기 위해 다각적인 노력을 진행 중”이라며 “이 과제만 해결된다면 뇌졸중 환자나 척수 손상 환자들에게 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

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