뇌 백질 패턴 분석→치매 조기 예측할 수 있다

[아이뉴스24 정종오 기자] 치매를 조기에 파악하는 방법은 없을까.

한국뇌연구원은 인지과학연구그룹 이동하 선임연구원과 아주대병원 정신건강의학과 홍창형·손상준·노현웅 교수가 참여한 공동연구팀이 멀티모달 뇌영상 백질 패턴 분석을 통해 노년층의 알츠하이머치매를 예측할 수 있는 새로운 진단기술을 개발했다.

뇌의 백질은 피질과 피질하 영역을 연결하는 신경 섬유로 구성돼 있어 뇌기능을 담당하는 회백질(gray matter) 영역에 기능 정보를 전달하는 통로로 중요한 역할을 한다.

백질에 이상이 생기면 노년층에서는 인지 기능이 떨어지고 기능 장애가 나타나기 때문에 뇌의 구조적 네트워크에서 백질 이상을 조기에 찾아내는 것은 치매 예방에 매우 중요하다.

뇌 MRI(자기공명영상)와 아밀로이드 PET(양전자 단층촬영) 등 대표적인 뇌영상들을 통합해 백질 신호를 분석하는 것이 임상적으로 얼마나 유용한지는 알려진 바가 거의 없다.

한국뇌연구원과 아주대병원 공동연구팀은 한국인체자원은행사업 ‘혁신형 만성뇌혈관질환 바이오뱅킹 컨소시엄’을 통해 확보한 인체 자료를 활용해 454명의 뇌 MRI와 아밀로이드 PET 데이터를 바탕으로 백질 패턴을 파악했다.

연구팀은 백질 패턴과 개인간 변동성(WM-ISV, white matter inter-subject variability)에 초점을 맞춰 개인 뇌의 전체 백질을 3차원 공간모형인 복셀(3차원 공간에서 정규 격자 단위의 값)로 재구성한 뒤, 휴먼커넥톰프로젝트 뇌지도의 360개 뇌기능 영역을 보여주는 연결분포 지도를 활용해 심층 분석했다.

이를 통해 연구팀은 인지와 기능 장애를 보다 정확히 분류할 수 있도록 MRI와 아밀로이드 PET을 결합한 앙상블 모델을 만드는 데 성공했다.

연구팀은 이렇게 추출된 고도화 백질 패턴만을 활용해 인지장애 여부를 88% 이상 예측하는 데 성공했다. 치매 여부를 77% 이상 예측하는 결과물을 얻었다. 백질 패턴의 개인 간 변동성은 다양한 퇴행성 뇌질환 바이오마커와 인지기능 수준과 밀접한 관련이 있음을 알아냈다.

이동하 박사는 “인지장애 여부와 치매 여부를 판단하는데 백질의 고도화 패턴 분석 기술을 활용해 접근했다는 점이 새로운 지점”이라며 “앞으로 치료 반응성 예측 등과 같은 백질을 활용한 노화 연구에 유용한 분석 기술로 발전시킬 수 있기를 기대하고 있다“고 말했다.

홍창형 교수도 “최근에는 혼자 살거나 보호자와 왕래가 적은 어르신들이 많고 인지장애와 치매 여부를 알기 위해서는 1시간 이상 정밀검사가 필요하다”며 “이번 연구에서 활용된 기술을 상용화하면 임상 진료 현장에서 큰 도움을 받을 수 있을 것으로 기대한다”고 전했다.

한국뇌연구원 이동하 선임연구원이 교신저자로 발표한 이번 연구에는 아주대병원 노현웅 교수가 제1저자로, 홍창형 교수와 손상준 교수가 공동교신저자로 참여했다. 연구 결과(논문명:Assessing cognitive impairment and disability in older adult through the lens of whole brain white matter patterns)는 국제 학술지 ‘국제 알츠하이머병 학회 저널 (Alzheimer’s & Dementia) 최신호에 실렸다.