‘약물’ 없이 초음파로 알츠하이머 원인 65% 제거 가능

핵심 요약

한림대동탄성심병원 김재호 교수팀이 KIST·연세대와 공동연구로 저강도 집속초음파만으로 알츠하이머 병리단백질을 분해·배출할 수 있음을 쥐·세포 실험에서 입증했다. 실험에서 아밀로이드 섬유는 최대 62% 감소했고, 독성 올리고머는 최대 65% 줄어들었다. 치료 후 혈중 아밀로이드 농도는 약 66% 상승해 뇌에서 분해된 단백질이 혈류로 배출됐을 가능성을 시사한다. 해당 연구 결과는 Theranostics(Impact Factor 13.3) 2026년 1월호 게재가 확정됐다.

핵심 사실

연구진: 김재호(한림대동탄성심병원 신경과 교수) 주도, 김형민(KIST 바이오닉스연구센터 박사), 김영수(연세대 약학과 교수) 공동연구.
모델·방법: 집속초음파(Focused Ultrasound, 저강도)를 세포·알츠하이머병 마우스 모델에 적용해 병리 단백질 제거 효과를 평가.
수치 성과: 아밀로이드 섬유 구조 최대 62% 감소, 독성 올리고머 최대 65% 감소 확인(시험관 실험).
동물 실험: 2주간(주 5회, 일 30분) 치료에서 치료 부위의 아밀로이드 플라크 수·크기 유의하게 감소.
혈중 변화: 치료 후 혈중 아밀로이드 농도 약 66% 증가 관찰, 뇌에서 혈류로의 배출 가능성 시사.
세포독성 개선: 인간 유래 신경모세포주 SH-SY5Y에 투여 시 세포 생존율이 82%에서 90%로 상승.
비침습성·무약물: 약물(항체) 투여 없이 기계적 에너지로 응집체를 분쇄하는 방식으로, 기존 항체치료제의 뇌부종·뇌출혈 같은 부작용 우려를 줄일 수 있는 잠재력 제시.
출판·지원: Theranostics 2026년 1월호 게재 확정, 한국연구재단·KIST·국가과학기술연구회 등 연구비 지원과 BRIC ‘한빛사’ 선정 포함.

사건 배경

알츠하이머병은 아밀로이드 베타(Aβ) 단백질의 과도한 축적과 응집이 주요 병리로 알려져 있다. 단백질이 응집해 형성되는 아밀로이드 플라크와 그 내부의 섬유(fibril) 구조는 신경세포 기능을 방해하고 세포 사멸을 유발한다. 최근 수년간 항체 기반 치료제가 아밀로이드 제거 효과를 보였지만, 비용과 함께 뇌부종·뇌출혈 등 심각한 부작용이 문제로 남아 있다.

이러한 한계 때문에 약물을 사용하지 않고 물리적·기계적 방법으로 병리 단백질을 제거하려는 시도가 증가해 왔다. 집속초음파는 비침습적으로 에너지를 특정 뇌 영역에 모아 미세 진동으로 조직이나 응집체에 물리적 변화를 유도할 수 있다는 점에서 주목받아 왔다. 기존 연구들은 초음파로 혈뇌장벽(BBB)을 일시적으로 열어 약물 전달을 돕는 방식에 집중했으나, 이번 연구는 초음파 자체의 기계적 에너지로 응집 단백질을 직접 분해하는 데 초점을 맞췄다.

주요 사건

연구팀은 먼저 시험관 내에서 응집시킨 아밀로이드 Aβ를 특수 배양접시에 놓고 저강도 집속초음파를 조사했다. 전자현미경 관찰 결과, 초음파 처리 후 단단하게 꼬여 있던 섬유 구조가 여러 조각으로 부서지는 현상이 관찰되었고, 전반적 섬유량은 최대 62% 감소했다. 같은 조건에서 독성이 높은 올리고머 성분도 최대 65%까지 감소한 것으로 보고됐다.

동물실험에서는 알츠하이머 병리 표현형을 보이는 마우스에 대해 2주간(주 5회, 일 30분) 집속초음파를 적용했다. 처리된 뇌 부위에서는 아밀로이드 플라크의 수와 면적이 대조군에 비해 명확히 줄었으며, 형광 염색 이미지에서 플라크 밀도가 낮아진 것이 확인됐다. 연구진은 치료 후 채취한 혈액에서 아밀로이드 농도가 치료 전보다 약 66% 상승한 점을 들어, 분해된 단백질이 혈류로 배출됐을 가능성을 제시했다.

세포 수준의 독성 시험에서는 초음파로 처리한 아밀로이드 응집체를 인간 유래 신경모세포주(SH-SY5Y)에 적용했다. 처리되지 않은 응집체 투여 시 세포 생존율은 약 82%였으나, 초음파 처리 응집체를 투여하면 생존율이 약 90%로 개선돼 초음파가 응집체의 독성을 완화했음을 뒷받침했다.

분석 및 의미

이번 연구는 약물 투여 없이 기계적 에너지만으로 병리 단백질을 분해하는 개념을 실험적으로 입증했다는 점에서 의미가 크다. 항체 치료가 면역학적 제거를 유도하는 반면, 집속초음파는 물리적 분쇄와 배출을 통해 병리량을 감소시킬 수 있어 상호 보완적 접근으로 고려될 수 있다. 특히 뇌부종·뇌출혈과 같은 면역 관련 부작용을 직접적으로 감소시킬 수 있는 잠재력이 있다.

다만 동물·세포 실험 결과가 인간 임상에서 그대로 재현될지는 추가 검증이 필요하다. 초음파 에너지의 전달 효율, 뇌 조직의 이질성, 장기적 반복 치료의 안전성 등 임상 전·임상 단계에서 해결해야 할 기술적·규제적 과제가 남아 있다. 또한 아밀로이드 외에 타우(tau) 병리 혹은 신경염증과 같은 다른 병리 지표에 대한 영향도 별도 평가가 필요하다.

만약 인간에서 안전성과 유효성이 확인되면, 이 기술은 기존 약물·항체 치료와 병용하거나 단독 요법으로 적용될 수 있으며, 파킨슨병 등 다른 퇴행성 뇌질환에도 응용 가능성이 있다. 의료비 절감과 환자 접근성 개선 측면에서도 장기적으로 긍정적 파급효과를 기대할 수 있다.

비교 및 데이터

항목	치료 전	초음파 처리 후
아밀로이드 섬유량(시험관)	기준값	최대 62% 감소
올리고머(시험관)	기준값	최대 65% 감소
혈중 아밀로이드(동물)	기준값	약 66% 증가
SH‑SY5Y 세포 생존율	82%	90%

위 표는 연구팀이 보고한 주요 수치들을 요약한 것이다. 시험관 및 마우스 모델에서 관찰된 감소·증가율은 실험 조건(초음파 세기·시간·주기 등)에 따라 달라질 수 있으므로 후속 연구에서 표준화된 프로토콜 확립이 필요하다.

반응 및 인용

연구진과 관련 기관의 반응은 신중하면서도 기대감을 드러냈다. 연구 책임자인 김재호 교수는 연구의 의의와 향후 계획을 간결히 설명했다.

“약물이나 수술 없이 초음파의 기계적 에너지만으로 뇌 내 병리 단백질을 제거할 가능성을 확인했다.”

김재호, 한림대동탄성심병원 교수(연구책임자)

공동연구자 김형민 박사는 기술의 확장 가능성과 향후 연구 방향을 강조했다.

“집속초음파는 파킨슨병을 포함한 다른 퇴행성 뇌질환으로 응용할 수 있는 핵심 플랫폼이 될 수 있다.”

김형민, KIST 바이오닉스연구센터 박사(공동연구자)

학계·의료계의 외부 전문가는 임상 전 확증이 필요하다는 점을 지적했다. 실제 임상 적용을 위해서는 안전성·유효성의 대규모 임상시험과 표준화가 선행돼야 한다.

“동물 연구 결과는 유망하지만, 인간에서의 안전성 확보와 프로토콜 표준화가 필수적이다.”

신경과학 분야 외부 전문가(익명 요청)

불확실한 부분

임상 전환 여부: 마우스에서 확인된 효과가 인간 임상에서 동일하게 재현될지는 아직 불확실하다.
장기 안전성: 반복적 초음파 조사에 따른 장기적 뇌 조직 영향과 부작용 프로파일은 추가 확인이 필요하다.
병리 범위: 아밀로이드 외 타우 병리나 신경염증에 미치는 영향은 명확히 규명되지 않았다.

총평

이번 연구는 비약물적·비침습적 방식으로 알츠하이머 병리 단백질을 분해·배출할 수 있는 가능성을 실험적으로 보여줬다는 점에서 중요한 전환점이 될 수 있다. 수치적으로도 아밀로이드 섬유 62%, 올리고머 65% 감소와 혈중 아밀로이드 약 66% 증가라는 객관적 결과를 제시해 과학적 신뢰도를 높였다.

그러나 동물·세포 단계의 성과를 임상으로 연결하려면 안전성·유효성 검증, 표준화된 치료 프로토콜 개발, 장기 효과 모니터링 등 다층적 후속 연구가 필요하다. 임상 적용이 현실화될 경우, 기존 항체 치료와는 다른 리스크·비용 프로파일을 제공할 수 있어 환자 치료 옵션 확대에 기여할 수 있다.

‘약물’ NO…‘초음파’로 알츠하이머 원인 65% 제거 가능 – 병원신문