획기적인 연구에서는 초음파 유도 마이크로버블을 사용하여 뇌 혈관을 탐색하는 데 성공했습니다. 이 접근법은 종양 및 정신 장애를 포함한 뇌 관련 질병을 보다 표적화되고 덜 침습적인 방식으로 치료하고 잠재적으로 약물의 부작용을 줄일 수 있는 가능성을 가지고 있습니다.
뇌종양, 뇌출혈, 신경학적, 심리적 장애는 약물로 치료하기 어려운 경우가 많습니다. 효과적인 약물을 사용할 수 있는 경우에도 이러한 약물은 치료하려는 영역뿐만 아니라 뇌 전체를 순환하기 때문에 심각한 부작용이 있는 경우가 많습니다. 이러한 상황을 고려할 때, 연구자들은 언젠가 매우 특정한 위치에 약물을 전달하기 위해 보다 표적화된 접근 방식을 사용할 수 있을 것이라는 큰 희망을 갖고 있습니다. 이를 위해 그들은 촘촘한 혈관 미로를 탐색할 수 있는 작은 수송체를 개발하고 있습니다.
ETH 취리히(ETH Zurich)의 연구원들은 초음파를 사용하여 생쥐 뇌의 혈관을 통해 작은 운반체를 안내할 수 있음을 처음으로 시연했습니다. 그들은 이것이 결국 정확하게 투여될 수 있는 치료법으로 이어지기를 바라고 있습니다.
초음파를 사용하여 작은 운반체를 제어하는 ETH Zurich에서 지난 몇 년 동안 개발된 기술이 뇌에서도 작동하며, 이제 연구자들은 이것이 사실임을 보여줄 수 있게 되었습니다.
이러한 미세캐리어는 인체에 무해하며 작업이 완료되면 용해되는 기포입니다. 미래에는 이러한 미세 운반체에 약물을 담아 뇌의 특정 부분으로 전달할 수 있을 것입니다. 이를 통해 약물의 효능을 향상시키고 부작용을 줄일 수 있습니다.
ETH 취리히(ETH Zurich), 취리히 대학(University of Zurich), 취리히 대학 병원(University Hospital Zurich)의 연구원들은 이제 초음파를 사용하여 동물의 뇌 혈관을 통해 미세한 수송 수단을 안내하는 데 성공했습니다.
자기 대신 초음파
자기장 항법과 같은 다른 항법 기술과 비교하여 초음파는 확실한 장점을 가지고 있습니다. 이번 연구를 주도한 ETH 취리히 음향로봇학과 다니엘 아메드(Daniel Ahmed) 교수는 “초음파는 의료 분야에서 널리 사용되는 것 외에도 안전하고 인체 깊숙이 침투한다”고 설명했다.
Ahmed와 그의 동료들은 미세캐리어에 지질(생물학적 세포막을 구성하는 것과 동일한 물질)로 코팅된 가스로 채워진 미세기포를 사용했습니다. 이 기포는 직경이 1.5 마이크론이며 현재 초음파 영상의 조영제로 사용됩니다.
연구자들이 이제 보여주듯이 이러한 미세 기포는 혈관을 통해 유도될 수 있습니다. 이 기술을 연구하고 개발하기 위해 2019년 유럽연구위원회(ERC)로부터 창업 보조금을 받은 아메드(Ahmed)는 "이러한 기포 또는 소포는 이미 인간에게 사용하도록 승인되었기 때문에 우리 기술은 현재 개발 중인 다른 유형의 미세소포보다 더 빨리 인간 치료용으로 승인될 가능성이 높습니다"라고 말했습니다.
초음파 유도 마이크로버블의 또 다른 이점은 작업이 완료되면 체내에서 용해된다는 것입니다. 다른 방법(자기장)을 사용할 경우 미세담체는 자성을 띠어야 하며 생분해성 미세담체를 개발하는 것은 쉬운 일이 아니다. 게다가 취리히공과대학(ETH Zurich) 연구진이 개발한 마이크로버블은 작고 매끄러웠다. "이것은 우리가 좁은 모세혈관을 따라 쉽게 안내할 수 있게 해준다"고 Ahmed 그룹의 박사과정 학생이자 이번 연구의 첫 번째 저자인 Alexia Del Campo Fonseca는 말했습니다.
혈관 상류로 이동
지난 몇 년 동안 Ahmed와 그의 연구팀은 실험실의 좁은 혈관을 통해 미세 기포를 유도하는 방법을 개발해 왔습니다. 이제 취리히 대학과 취리히 대학 병원의 연구원들과 협력하여 그들은 쥐의 뇌 혈관에서 이 접근법을 테스트했습니다. 연구자들은 설치류의 순환계에 거품을 주입했고, 설치류는 외부의 도움 없이 혈류를 통해 흘러갔습니다. 그러나 연구자들은 초음파를 사용하여 소포를 고정하고 혈류 방향에 반대하여 뇌 혈관을 통해 안내하는 데 성공했습니다. 연구자들은 복잡한 혈관을 통해 거품을 유도하거나 방향을 여러 번 변경하여 가장 좁은 혈류 지점으로 향하게 할 수도 있었습니다.
미세캐리어의 움직임을 제어하기 위해 연구진은 각 쥐의 두개골 외부에 4개의 작은 센서도 설치했습니다. 이 장치는 파동의 형태로 뇌를 이동하는 초음파 범위의 진동을 생성합니다. 뇌의 특정 위치에서는 두 개 이상의 센서에서 나오는 파동이 서로를 증폭하거나 상쇄할 수 있습니다. 연구원들은 기포를 유도하기 위해 정교한 방법을 사용하여 각 변환기의 출력을 조정했습니다. 실시간 영상을 통해 거품이 이동하는 방향을 확인할 수 있습니다.
이 연구를 위한 이미지를 만들기 위해 연구원들은 2광자 현미경을 사용했습니다. 앞으로는 초음파 자체를 영상화에 활용하는 것도 희망하고 있으며, 이를 위한 초음파 기술도 강화할 계획이다.
본 연구에서는 마이크로버블에 약물이 장착되지 않았습니다. 연구자들은 먼저 혈관을 따라 미세캐리어를 유도할 수 있고 이 기술이 뇌에 사용하기에 적합하다는 것을 보여주고 싶었습니다. 암, 뇌졸중 및 정신 질환 치료를 포함하여 뇌에는 유망한 의학적 응용이 있습니다. 연구자들의 다음 단계는 수송을 위해 약물 분자를 기포 껍질 외부에 부착하는 것입니다. 그들은 언젠가 새로운 치료법 개발을 위한 기반을 마련하기 위해 전체 방법을 인간에게 사용할 수 있는 지점까지 발전시키기를 희망합니다.
컴파일된 소스: ScitechDaily