분자생물학적 뇌 영상 분석기술, '마음의 병'도 보인다 [KBSI-세상을 바꾸는 분석과학②]스트레스 현상 영상화…우울증 유발 및 치료과정 영향 확인 소동물 형광발광 영상장비, 공초점 형광 현미경 등 활용
2015.11.29
김 대리는 주변사람들에게 '너무 내성적'이라는 이야기를 듣긴 했지만 딱히 본인에게 문제가 있다고는 생각하지 않았다. 그러나 최근 새로 부임한 상사 최 과장의 무리한 업무 스타일과 폭언이 계속되자 강한 무기력증상이 나타났고, 아침에 잠에서 깨어나지 못해 수차례 지각했다. 상태는 점점 심각해져 주말이면 30시간 연속으로 잠에 취해 있기도 했다. 병원에 가서 우울증 진단을 받아봤으나 설문항목에서 크게 문제점이 나타나지 않았고, 치료를 목적으로 병가를 내보려 했으나 주위의 시선이 부담스러웠다. 병원에서는 양전자단층촬영(PET)과 핵자기공명영상(MRI)을 이용해 미세혈관 분석을 하면 우울증 증상 진단이 가능하다고 한다. 김 대리는 우울증에도 그러한 검사를 받아야 하나 싶어 고민에 빠졌다. 도대체 나에게 무슨 문제가 있는 걸까….
최근 급속한 영상의학 기술과 장비의 발달로 몸속에 생긴 작은 질병도 조기에 진단할 수 있게 됐다. 현재는 암 조직의 크기가 5mm 이상만 되면 식별이 가능하고 작은 염증이나 미세한 골절도 눈으로 확인할 수 있다. 그러나 아무리 뛰어난 장비로도 아직 객관적인 진단이 어려운 부분도 있다. 흔히 '마음의 병'이라 부르는 우울증, 조울증, 불안장애, 강박증 등이 그것. 전체 인구의 약 17퍼센트가 살면서 한 번은 우울증을 앓고, 심한 경우 자신과 타인에게 극단적인 행동을 할 만큼 위험한 병이지만 아주 심각한 상황에 이르기 전까지는 겉으로 잘 드러나지 않는다. 일부 우울증 환자는 자신이 우울증인 것을 알지 못하고 일상생활을 진행하는 경우도 있다. 현재 우울증의 진단은 대개의 경우 설문과 상담형태로 증상을 검사하는 방식으로 진행되고 있으며, 일부 PET과 MRI를 통해 영상접근법을 쓰기도 한다. 하지만 이 경우 분자 및 세포학적 정보에는 한계가 있고, 실시간검사는 이루어지지 않는다. 스트레스가 아주 심한 상태일 때 진단도 진행이 되어야 한다는 의미. 그러나 최근 우울증 진단 및 치료에 적용될 수 있는 새로운 분석기술이 제시돼 과학기술 및 의학계의 이목을 끌었다. 한국기초과학지원연구원(원장 정광화) 춘천센터 허송욱 박사 연구팀이 분자생물학적 뇌영상 분석기술을 개발하고, 이를 통해 스트레스 회복력이 우울증의 유발 및 치료과정에 영향을 끼친다는 사실을 확인했기 때문. 연구팀에 따르면, 스트레스를 받을 때 부신피질에서 코티졸(Glucocorticoid)이라는 호르몬이 분비되고, 이 호르몬은 외부 자극에 대응해 신속하게 판단하고 움직일 수 있도록 혈당을 높이고 세포와 근육을 긴장하게 만든다. 그리고 이 과정에서 세포 내에서 발광 현상이 나타난다. 즉 세포의 발광 정도를 측정하면 생체의 스트레스 대응력을 판단할 수 있는 것이다. 연구팀이 세포에 나타나는 발광 현상을 영상으로 포착하는데 이용한 분석 장비는 춘천센터에 구축된 '소동물 형광발광 영상 시스템(In Vivo Imaging System : IVIS200)'과 '생체 공초점 레이저 주사 현미경(Intravital multi-photon laser scanning microscope)'이다. IVIS200은 고감도 CCD카메라를 이용해 실험동물 몸 전체에서 피부조직을 뚫고 나오는 광자를 실시간 측정함으로써 생체 내의 변화를 살아있는 상태에서 확인할 수 있다. 소동물 영상연구 및 추적연구에 중요한 역할을 수행하고 있다. 공초점현미경은 멀티포톤 현상을 이용해 살아있는 동물의 장기내 형광물질을 관찰하고, 살아있는 세포 및 조직을 장시간 관찰할 수 있는 장비로 생물과 의학 연구에서 필수 불가결한 장비로 꼽힌다. 춘천센터의 공초점현미경은 고해상도 형광 이미징 및 실시간 분석을 할 수 있으며 특히 가장 큰 문제점으로 꼽히던 비특이적인 이미션(emission)들을 분리할 수 있어 기존의 시스템에서 불가능했던 여러 형광물질을 동시에 여기(excitation)시키고 검출할 수 있다.
연구팀은 이 두 장비를 이용, 3주간 하루 2시간씩 비닐에 가둬 우울증에 걸리게 만든 쥐에게 실험을 진행했더니, 우울증에 걸린 쥐는 스트레스를 줬을 때 뇌에서 스트레스 회복 반응이 거의 나타나지 않았다. 반면 우울증에 걸렸더라도 치료약을 먹인 쥐는 스트레스를 받은 뒤 회복 반응이 활발하게 나타나는 것으로 확인됐다. 이는 스트레스 회복력이 우울증 치료 효과를 확인하는 중요한 지표임을 뜻한다.
쥐의 뇌에서 분자생물학적 스트레스 현상을 영상화한 연구 성과는 스트레스 회복력이 우울증 치료 효과를 나타내는 중요한 현상이라는 사실을 분자생물학적으로 확인함으로써 향후 우울증을 객관적으로 진단할 수 있는 바이오마커와 우울증 단기치료제 개발에 필요한 새로운 방법을 제시한 것에 의의가 있다. 실제로 연구팀은 GR(Glucocorticoid receptor:코티졸 수용체)신호전달을 활용해 우울증을 진단하는 바이오 마커 센서를 개발했다. GR은 코티졸 호르몬과 결합을 통해 신경활성을 조절하는 전사인자로 호르몬에 의한 스트레스 반응을 조절하는 중추적 역할을 한다. 최근 사람을 대상으로 한 연구에서 외부 코티졸 주입은 인지기능을 향상 및 신경활성을 증가시킨다는 보고가 있고, 실험 동물연구에서 출생초기의 어미 쥐의 보살핌이 성장기 감정조절을 향상시키는데 이때 증가된 해마 내에 GR이 중요한 역할을 함이 보고된 바 있다. 분석과학 기술을 통해 외상에서 내상으로, 나아가 마음의 병까지 진단할 수 있는 길이 열리고 있다. 출처 : http://www.hellodd.com/news/article.html?no=56041
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