비침습적 전자약으로 자궁수축신호 감지해 조산 조기진단
자율신경 조절하는 전기신호로 자궁 수축 억제해 조산 방지

조산은 전체 임신의 12.7%를 차지하고 있으며, 전체 출산율은 감소하는데, 조산으로 인한 ‘이른둥이’의 발생 비율은 7년 연속 증가하고 있다. ‘이른둥이’는 신생아 사망의 절반을 차지할 뿐 아니라, 신경학적 장애와 같은 합병증으로, 발달장애, 호흡기 합병증 등 영아가 추후 장애를 갖게 되는 경우가 많다.

현재까지 조산은 임산부가 본인 스스로 신체적인 이상을 감지하거나 정기적 초음파 측정, 질내 체액 측정 등의 검사를 받아야만 진단할 수 있지만, 조기진단이 어렵고 자궁수축억제제와 같은 부작용이 우려되는 화학적 치료제의 투입 외에는 다른 치료 방법이 많지 않은 실정이다.

고려대학교 안암병원(원장 박종훈) 산부인과 안기훈 교수팀(왕은진, 김희윤 연구원)은 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 뇌과학연구소 이수현 박사 연구팀, 안전성평가연구소 황정호 박사팀과의 공동연구를 통해 조산을 조기에 진단하고, 동시에 치료 할 수 있는 비침습형 전자약을 개발했다고 7일 밝혔다.

전자약(Electroceutical)은 전자(electronic)와 약품(pharmaceutical)의 합성어로, 약물 대신 전기, 빛, 초음파를 이용해 신경회로를 자극해 대사기능을 조절함으로써 신체의 항상성을 회복 또는 유지하는 치료법이다.

일반적으로 조산은 자연적인 조기 진통, 조기 양막 파수 등 다양한 원인에 의한 것으로 알려져 있지만, 자궁이 불규칙적으로 수축하는 증상이 공통적으로 나타난다. 연구팀은 도넛 모양의 신경전극을 개발해 임산부의 자궁경부에 비침습적으로 삽입한 후, 자궁 수축신호를 실시간으로 감지해 조산을 조기에 진단할 수 있게 했다.

뿐만 아니라, 개발한 신경전극은 자궁의 수축신호를 감지한 후 교감신경을 자극하는 전기신호를 발생시킬 수 있어서 교감신경의 자극을 받으면 자궁 내 근육이 이완되어 자궁의 수축을 억제할 수 있는 전자약으로 기능할 수 있다.

연구팀은 이 전자약을 조산 쥐와 돼지 모델에서 진단에서부터 치료까지 그 안전성 및 기능을 검증한 결과, 전자약을 통해 발생시킨 전기자극으로 자궁 수축 현상을 지연 및 억제할 수 있음을 확인했다고 밝혔다.

고려대학교 안암병원 산부인과 안기훈 교수는 "전 세계적으로 자궁수축억제에 대한 신약 개발이 활발히 진행돼 왔지만, 미미한 효과와 부작용 때문에 새로운 기전으로 작용하는 의료기기에 대한 임상적 필요성 때문에 개발을 진행했다"며 "이번에 개발된 최초의 자궁수축조절 의료기기를 통해 조산으로 인한 영아 사망 및 후유증을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.

KIST 이수현 박사는 “개발된 도넛 형태의 전자약은 기존의 화학적 약물 기반의 치료법이 아닌 전기자극을 이용하여 자궁의 수축을 억제하는 치료기기로서 신개념의 의료기술로 발전할 가능성이 있다”며 “KIST와 고려대 안암병원의 중개연구센터 사업으로 시작된 본 연구는 향후 범부처의료기기 사업과 같은 정부 지원을 받아 임상 연구를 추진할 계획"이라고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 고려대학교 안암병원과 KIST 중개연구센터(TRC- Translational Research Center) 사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 전기전자 분야 국제학술지인 ‘IEEE-Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering’ 최신 호에 게재됐다.

(논문명)Non-invasive Ring Electrode with a Wireless Electrical Recording and Stimulating System for Monitoring Preterm Labor

◆연구결과 문답
-연구를 시작한 계기나 배경은?
"본 연구는 KIST와 고려대학교 안암병원과의 중개연구센터(TRC, Translational Research Center) 사업으로 시작하게 되었음. 연구자의 신경전극 관련 세미나 후 산부인과 임상 전문의의 조산 진단 및 치료에 특화된 신경전극을 개발 협의 후 연구 개발이 시작됨"

-이번 성과, 무엇이 다른가?
"기존 임상에서 사용되는 조산의 치료법이 약물적 치료법에 의존하고 있는 반면, 본 연구를 통해 확인한 결과 비침습적으로 자궁경부에 삽입된 전자약을 통해서 미세하게 인가된 전기자극이 자궁 수축에 관여하는 신경조절이 가능함을 확인, 검증하게 되었음. 이번 연구에서는 실험용 임신 상태의 돼지의 자궁경부에 개발된 전자약을 비침습적으로 삽입하여 실험을 진행하였으며, 자궁 수축 신호의 지속적인 모니터링 및 적절한 전기자극을 통해 자궁 수축을 효과적으로 지연, 억제하여 근본적인 조산의 치료법을 제시했다는 차이가 있음."

-실용화된다면 어떻게 활용될 수 있나?
"개발된 전자약은 조산으로 인한 약물 투입 등으로 인한 산모에 대한 부작용과 조산으로 야기되어왔던 영아 사망률 감소 및 신경학적 장애 등의 합병증 유발 억제 등의 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대됨."

-기대효과와 실용화를 위한 과제는?
"추후 추가적인 임상실험 진행을 통해서 본 기술의 인체적용 방법에 대한 보완이 필요함."

이인선 기자  eipodo@naver.com

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