계명대학교 의과대학 의용공학과 이종하 교수팀(허진철 연구교수, 박지애 학생, 박은빈 학생)과 유전학교실 김대광 교수의 분석결과 특정한 스팩트럼의 빛을 조사하면 산화스트레스에 의한 해마의 손상에 대해 해마세포의 생존율을 높이며, 기억력을 증진시키는 단백질인 BDNF (brain-derived neurotrophic factor)의 발현이 증가된다는 것을 밝혀냈다.
 

  알츠하이머병은 신경세포의 손상에 의한 기억력 감퇴로 나타나는데, 아직까지 완치할 수 있는 치료법이 없어 진행속도를 늦추는 것이 매우 중요하다. 특히 약물 치료의 대안으로 바이오메디컬기기 등의 활용을 통한 새로운 접근 방법이 제시되고 있다.
 

  해마에서 생성되는 BDNF는 신경세포의 분화와 기억력을 증진시키는 단백질로서 노화가 진행될수록, 산화스트레스 등에 의한 손상으로 생성이 감소하는 것으로 알려져 있으며, 이는 알츠하이머의 중요한 단백질로 알츠하이머 약물개발의 타겟으로 주목되고 있다. 이에 이종하 교수팀은 기존 알츠하이머 치료 신약의 개발과정에서 중요한 타겟인 BDNF의 발현을 포토바이오모듈레이션 센서를 이용하여 발현을 유도하는데 성공했다. 특히 AI에 BDNF 발현과 포토닉스 특성 간의 상관관계를 학습시키고, 이를 바탕으로 최적의 치료 효과를 얻기 위해서는 어떤 파라메터로 센서를 설계해야 하는지 AI가 알아내도록 만들었다.
 

  연구팀은 치료의 효과를 확인하기 위해 산화스트레스에 의해 유도된 해마 세포주와 마우스 해마 조직에서의 AI 파라메터 기반의 스팩트럼을 이용한 세포손상 억제를 확인하였으며 BDNF 발현의 유효성과 관련 메커니즘도 밝혀냈다.
 

  이종하 교수는 '정체되어 있는 알츠하이머의 신약개발에 대해 새로운 대안을 제시한 것으로, 동물 실험에서 단백질 발현을 통한 유효성을 검증하였으며, AI와 포토바이오모듈레이션 기반의 알츠하이머 치료기술에 대한 기반을 마련했다.“고 설명했다. 또한 ”본 연구는 전 세계적으로 매우 초기단계이며 이번 연구결과로 기술을 선점하여 고부가가치를 창출하고, 뇌세포 손상에 대한 바이오메디컬기기 신시장을 개척할 수 있을 것으로 예상한다.“라고 밝혔다.
 

  이번 연구결과는 세계적 학술지인 네이처의 자매지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 최신호에 게재됐다.