목이 부러져 온몸이 마비됐던 환자가 다시 손으로 머리를 묶었다. 척수 신경을 자극한 결과이지만 이전처럼 수술로 전극을 이식하지 않고 간단하게 피부에 붙이는 장치를 사용해 훨씬 안전하고 간편했다.
스위스 로잔 연방공과대(EPFL) 연구진은 지난 20일 국제 학술지 ‘네이처 메디슨’에 “사지마비 환자가 아크엑스(Arc-Ex)를 장착하고 2개월 간 재활 운동한 결과, 손과 팔을 움직일 수 있었다”고 밝혔다. 임상시험에서 환자 60명 중 43명이 효과를 봤다.
척수는 뇌와 연결된 중추신경으로 척추 안에 있다. 뇌에서 보낸 전기신호가 척수를 타고 근육에 전달되면서 몸을 움직일 수 있다. 척수가 손상되면 전기신호가 끊겨 못 움직인다.
연구진은 앞서 손상되지 않은 척수에 전류를 흘려보내면 뇌 신호가 증폭돼 마비된 팔다리를 움직일 수 있음을 알아냈다. 하지만 척수를 자극하려면 전극을 이식하는 수술을 해야 했다.
아크엑스는 피부에 붙인 전극으로 전류를 흘려보내 신경세포를 조절하는 장치다. 수술 없이 척수를 자극할 수 있다. 연구진은 마비된 척수 위아래와 쇄골, 엉덩이뼈 부근 피부에 전극을 붙이고 전류를 흘렸다. 2개월 재활 운동 끝에 참가자 71.7%가 손과 팔에 힘이 생겼다고 답했다. 손의 움직임, 손가락 끝으로 물체를 잡는 힘, 근력과 감각 능력이 모두 증가했다.
임상시험에 참가한 멜라니 리드는 14년 전 말에서 떨어지는 사고로 목이 부러져 사지가 마비됐다. 특히 왼손은 움직이기는커녕 감각조차 느끼지 못했다. 이번 임상시험 결과 리드는 다시 안전띠를 풀거나 머리를 묶는 섬세한 동작도 할 수 있었다.
일부 참가자들은 심박수와 혈압이 정상 수준으로 돌아왔으며, 근육 경련이 줄어들어 수면 질이 높아지기도 했다. 연구진은 전기 자극이 척수의 손상된 신경을 회복시켰기 때문이라고 분석했다.
또한 효과가 나타난 참가자 대부분(90%)은 나중에 전기 자극이 없을 때도 손과 팔을 일부 움직였다. 연구진은 전기 자극이 뇌와 근육을 연결하는 신경세포 간 연결을 강화하고 새로운 신경세포를 성장시키기 때문이라고 추측했다.
그레고어 쿠틴(Gregoire Courtine) EPFL 교수는 “무엇보다도 아크엑스는 부작용이 없다”며 “척수 손상된 환자들이 안전하고 간편하고 효과적으로 손과 팔의 기능을 회복할 수 있다”고 말했다. 연구진은 현재 미국 식품의약국(FDA)과 논의 중이며 이르면 올해 말 아크엑스를 상용화할 계획이다.
참고 자료
Nature Medicine(2024), DOI: https://doi.org/10.1038/s41591-024-02940-9