뇌과학에 기반된 수면장에 제어기술에 대해서
수면장애 및 수면과 관련된 일주기 정서 인지 이상의 핵심 뇌 회로와 분자표적 바이오마커 동물모델을 도출하고 이를 기반으로 비침습적 국소부위 뇌 자극 수면 제어 기술을 개발하고 수면장애 제어 물질을 도출하며 수면장애 개선 서비스 프로그램을 구축하는데 있는 연구에 대해서 알아보겠습니다.
현재 기술 현황
국내 연구진이 최근 수행되고 펍메드에 등재된 최근 5년 이내의 수면 연구 성과는 2015년 9월 현재 총 668편인데 90퍼센트 이상이 수면장애 임상연구이며 생쥐 등 실험동물을 이용해서 진행된 수면 및 수면장애 분야 기초연구는 우리나라가 매우 취약한 분야인 것으로 알려져 있으며 실제로 최근 5년 이내에 국내 연구진에 의해 발표된 수면 관련 기초연구 논문은 40여 편에 불과하며 국내의 수면 및 일주기 리듬 연구는 특정 분야 예를 들면 수면 관련 운동 및 감각장애 치료 연구나 일주기 생체시계의 분자생물학적인 연구 등에 편향되어 있는 것이 현재 실정이고 이는 수면과 일주기 리듬의 통합 연구를 기반으로 한 수면을 제어하는 원천기술 개발을 진행하고 있는 세계적인 흐름과는 다소 거리가 먼 상황인 것으로 알려져 있고 수면장애의 임상 연구 역시 수면무호흡증이나 수면에 관련된 운동장애 등에 대한 연구들은 활성화 되어 있으나 이에 비해 상대적으로 불면증과 일주기 리듬 수면장애에 대한 연구는 부족한 상황인데 수면장애와 정신장애 각각의 뇌 영상 연구들은 나름대로 활성화 되어 있지만 수면장애를 스트레스 인지 정서와 연결하는 뇌 과학적 연구는 매우 부족한 실정이고 수면장애 개선을 위한 통합적 프로그램은 없는 것으로 알려져 있고 최근에는 치료를 위해 사용되는 치료 기법은 효과적인 측면에서 안전성에서 한계가 있으나 비침습적 뇌 자극 기법이나 새로운 약물을 개발하는 것은 부족한 상황인데 이 때 비침습적 뇌 자극 기술 중 TMS는 의료기기로 상용화되었으며 신기술 개발과 동물 모델 응용이 활발히 이루어지고 있으며 새로운 기술인 티퍼스라고 하는 것은 초음파가 신경세포에 미치는 영향을 연구 중이며 SK바이오팜 외의 국내 제약회사에서는 중추신경계 질환 특히 수면장애 조절 물질 투자가 없고 수면장애 치료제 파이프라인이 전무한 상태인 상황에서 대학교에서도 수면장애 연구는 기전 연구에 집중을 하고 있고 치료제 연구는 전무하다.
수면개선 서비스 개발
스트레스로 인한 수면장애를 일으키는 뇌 회로가 어느 부위인지 확인하여 스트레스 상황에서 수면 장애 발생을 막을 수 있는 뇌 자극 기술 중에서 뇌 회로 후보를 제시하였으며 수면 장애에 의해서 발생하는 인지적 정서 이상을 담당하는 뇌 회로를 추출하여 수면 장애을 일으키는 정신장애를 예방할 수 있는 뇌 자극 기술의 후보를 제시했고 위에서 설명한 표적 뇌 영역을 중심으로 하여 수면장애에 대한 침습적이지 않은 뇌 자극 기법의 임상연구의 표준을 제공하며 수면장애 증상을 완화하고 수면의 각성이나 유지장애를 조절할 수 있는 뇌파 기반 뇌 조절 기술을 개발중에 있으며 향후에는 국소적으로 뇌를 자극 기술과 뇌파 기반 뇌 조절 기술을 허가용 임상 시험으로 연계하는데 활용할 예정인 것으로 알려져 있으며 수면장애 발생에 대한 뇌과학적 결과를 통계학적으로 예측하고 나중에 발생할 수 있는 수면장애를 예방할 수 있는 기계학습 프로그램의 알고리즘을 개발하는데 활용하고 전문 의료 장치 및 소프트웨어 시장이나 불면증을 겪는 환자의 치료를 위한 기기 장비 및 소 프트웨어에 적용하여 활용할 수 있는데 웰니스 헬스케어 장치나 소프트웨어 시장에서는 실생활에서 숙면을 원하는 일반적인 사용자들 을 위한 기기 장치 및 소프트웨어에 적용하여 활용할 수 있는 것으로 알려져 있고 휴대용 뇌파측정 기기 개발 업체 뇌파측정 기기 등 전문으로 하드웨어를 제조하는 업체에서 자사 기기의 부가 가치를 부여하고 판매를 증대하기 위해 기본적으로 제공되는 응용 애플리케이션에 이를 적용할 수 있으며 보험사 헬스케어 서비스 불면 치료목적의 의료행위와 더불어 가입자의 수면 건강 관리와 불면증 예방을 통해 건강한 수면 패턴을 유지해주는 서비스로 제공할 수 있음.
일주기 수면조절 기술 개발
수면 일주기 생체리듬을 통합하는 조절기전을 연구는 전 세계적으로도 이제 막 시작되는 연구로서 향후 해당 분야의 연구를 선도하여 좋은 연구결과를 도출하고 관련된 원천기술을 다량으로 확보할 것으로 기대되며 1단계 연구를 통해 일주기적 수면 조절에 있어서 중뇌에 있는 도파민을 담당하는 신경세포의 주된 출력 경로일 가능성이 제시되었으며 이를 바탕으로 2단계 연구에서는 도파민 신경세포가 어떤 특이점이 있고 생체리듬의 기능이 억제된 돌연변이 생쥐에 대한 분석을 통해서 도파민 신경세포의 중요성을 직접적으로 확인하고 그 기능이 어떻게 동작하는지 그 기전을 규명함으로써 신규 수면장애 동물모델로서 확립할 예정이며 또한 일주기 생체리듬의 안정성이 크게 저하된 생쥐가 보이는 조증과 비슷한 증상을 나타내는 생쥐는 만성적인 렘수면 부족에 의해 반대로 우울증과 유사한 행동으로 스트레스를 표현하고 수면장애로 전환된다는 사실을 규명하고 이러한 분석을 기반으로 근거를 제시하였으며 이러한 조사의 결과는 조울증 연구 분야의 난제인 조증이 우울증으로 전환되는 동물모델의 부재를 해결하는 새로운 동물모델의 패러다임을 제시한 것이며 따라서 2단계 연구에서는 1단계 연구를 통해 시사된 신경세포의 염증발생에 의존적인 분자 기전 연구를 심화하는 동시에 질환 모델로서의 얼마나 유효성이 있는지 그 입증에 집중할 것인데 연구진은 인간의 일주기 분자 생체시계의 특성을 평가할 수 있는 다양한 평가적인 플랫폼을 확립하고 특히 새롭게 이미지를 추출하는 장비를 개발하여 기술을 이전하고 이를 상용화 단계에 근접하였고 특히 구강 상피세포를 이용한 비침습적 일주기 생체시계를 평가하는 기술은 신규 바이오 마커의 보강으로 인해서 안정성 및 재현성이 획기적으로 개선될 것으로 기대되는데 2단계 연구에서 교대근무자를 대상으로 한 실시예 확보 이후 특허를 출원하고자 하며 말초세포 1차 배양모델을 이용한 비보 평가기법의 경우 리포터 개발 및 평가용 세포 종 선정이 당초 목표대로 이루어졌으나 상대적으로 채취 및 배양이 어려운 섬유아세포종 및 섬유상세포가 가장 우수한 것으로 나타나며 따라서 초기 탐색연구 보다는 필요 시 후기 검증연구에 주로 이용되어야 할 것으로 사료됨.
수면장애 개선을 위한 제어물질 연구
미국에서만도 졸음으로 인한 사고가 가져오는 경제적 사회적 손해 총액을 연간 465억 달러로 추정되고 있는 가운데 수면장애 치료제를 개발하게 된다면 간접적인 경제적 사회적 손해 총액을 줄여 줄 수 있을 것으로 예상되며 수면장애 치료제 세계시장은 상대적으로 성장이 높지는 않아 2017년 45억 달러를 형성할 것으로 전망하고 있으나 수면주기별 수면단계별로 타겟하는 보다 효과적이고 부작용이 없는 수면제가 나온다면 잠재되어 있던 수면제 시장이 보다 확장될 것으로 예상되고 수면에 대한 연구의 발전으로 수면장애 치료에 보다 효과적으로 대응할 수 있어 수면 장애에서 오는 간접적 경제 산업적 손실을 최소화 할 수 있으며 고령화 사회의 진입에 따른 수면장애 인구의 증가로 막대한 사회 간접비용의 유출에 대한 대비를 할 수 있음.
이런 수면관련 기술이 개발되면 의료기기 관련 기술이 개발되고 이를 통한 전문인력 양성을 통해서 일자리 창출도 가능해지는 만큼 눈여겨 봐야겠습니다.
출처 : 뇌과학 기반 수면장에 제어 기술 개발 최종보고서