MRI(자기공명영상)로 사람의 뇌 염증을 찍는 세계 첫 기술이 스페인에서 개발됐다.
스페인 미구엘 에르난데스 대학교(UMH)와 국립연구위원회(CSIC)가 공동 설립한 뇌과학연구소(IN)가 거둔 성과다.
스페인 연구팀은 ‘확산 강조 자기공명영상(dw-MRI)’을 사용해 뇌의 염증을 사상 최초로 매우 상세하게 시각화(영상화)하는 혁신적인 전략을 개발하는 데 성공했다고 밝혔다.
이 염증에 대한 상세한 X선(X-ray)은 기존 MRI로는 얻을 수 없지만 ‘데이터 획득 시퀀스’와 특수 수학모델이 있으면 가능하다.
연구팀은 이 방법을 개발한 뒤, 뇌의 염증 과정에 관여하는 다양한 세포군의 형태 변화를 정량화할 수 있었다.
이번 연구 결과는 알츠하이머등 치매, 파킨슨병, 다발성 경화증 등 신경퇴행성 뇌 질환을 연구하고 치료하는 과정을 개선하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
연구팀은 “이 같은 돌파구를 마련한 것은 뇌 회백질의 미세아교세포와 성상교세포 활성화를 영상화할 수 있는 혁신적인 전략의 개발 덕분”이라고 말했다.
이번 연구는 신경 염증과 그 진행의 기초가 되는 두 가지 유형의 뇌 세포인 미세아교세포(소교세포)와 성상교세포(별아교세포)의 활성화를 확산 강조 MRI로 감지할 수 있음을 보여준다. 감지에는 비침습적이고(수술, 시술, 주사 등으로 인체에 고통을 주지 않고) 차별화된 방식을 사용한다.
미세아교세포와 성상교세포의 지속적인 활성화는 신경 퇴행의 원인 중 하나인 만성 염증을 일으키고, 염증을 진행(악화)시키는 데 관여한다.
연구팀에 의하면 생체 내에서 뇌의 염증을 구체적으로 특성화할 수 있는 비침습적 접근 방식이 부족하다.
현재의 표준 방식은 양전자 방출 단층촬영(PET)이다. 하지만 일반화가 어렵고 전리방사선 피폭과 관련돼 있어 취약계층과 종단적 연구에 한해 PET를 사용한다. 종단적 연구에는 신경퇴행성 질환의 경우와 마찬가지로 몇 년에 걸쳐 PET를 반복적으로 사용해야 한다.
PET의 또 다른 단점은 공간 해상도가 낮다는 점이다. 이 때문에 작은 구조를 영상화하는 데 부적합하다. 염증 특이적 방사성 추적자가 다양한 세포 유형(미세아교세포, 성상세포 및 내피세포)에서 발현되기 때문에 이들을 구별할 수 없다는 것도 단점이다.
하지만 확산 강조 MRI는 뇌 실질에서 물 분자의 무작위 움직임을 포착, MRI 영상에서 대비를 일으켜 생체 내에서 비침습적이면서도 고해상도로 뇌의 미세 구조를 영상화할 수 있는 독특한 능력을 갖고 있다.
연구팀은 지질다당류(LPS)의 뇌내 투여를 바탕으로 하고 생쥐에서 확립된 염증 패러다임을 이용해 모델을 검증했다.
이 연구 결과(Mapping microglia and astrocyte activation in vivo using diffusion MRI)는 ≪사이언스 어드밴스(Science Advances)≫ 저널에 실렸고 미국 건강의학 매체 ‘메디컬 익스프레스(MedicalXpress)’가 소개했다.