뇌 외부에서 저강도 초음파 자극을 가하는 방법으로 인위적 뇌출혈을 통해 뇌졸중을 일으킨 생쥐 모델의 뇌 속에 쌓인 노폐물을 제거하는 실험이 성공을 거뒀다.

미국 스탠퍼드대 의대 라그 아이란 교수팀은 11일 과학 저널 네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology)에서 저강도 초음파 치료가 출혈성 뇌졸중을 모방한 쥐의 뉘에서 신경독성 노폐물 제거를 촉진하는 것으로 나타났다고 밝혔다.

연구팀은 이 치료법이 인간 대상 임상시험에서도 유사한 긍정적 결과가 확인된다면, 수술이나 약물 없이도 출혈성 뇌졸중과 나아가 알츠하이머병 및 다른 외상성 뇌손상을 치료할 수 있는 안전하고 간단한 방법이 될 수 있다고 제안했다.

혈액세포나 다른 찌꺼기 같은 노폐물이 뇌 속에 축적되면 염증을 유발하고 신경세포를 훼손할 수 있다. 이런 노폐물 제거 능력이 손상되면 뇌졸중, 두부 외상, 그리고 치매 같은 질환 위험을 높일 수 있다.

연구팀은 출혈성 뇌졸중의 외과적 치료는 증상을 개선할 수 있지만 전문 뇌졸중 센터에 신속히 환자를 이송하고 뇌수술을 해야하는 어려움이 있으며, 약물 치료법도 연구되고 있지만 현재까지 승인된 치료제는 없다고 지적했다.

이들은 이 연구에서 두가지 형태의 뇌출혈(지주막하 출혈-뇌내/뇌실질 출혈)로 뇌졸중을 유도한 생쥐 모델의 뇌에 주파수 1㎒의 저강도 초점 초음파(LIFU)를 하루 20분씩 3차례 가하는 치료를 하면서 내부 변화와 행동, 생존율 등을 관찰했다.

그 결과 초음파 치료군은 치료 후 손상 부위의 적혈구가 치료받지 않은 대조군에 비해 55~65% 감소하고, 혈종 부피는 대조군보다 약 58% 줄어든 것으로 나타났다. 제거된 적혈구는 심경부 림프절에서 검출, 림프 경로로 배출된 것으로 확인됐다.

또 초음파 치료군은 미세아교세포(microglia)와 성상교세포(astrocyte) 활성이 각각 대조군보다 47%와 38%가 감소, 신경 염증 및 독성 반응이 크게 완화됐다.

생존율 역시 초음파 치료군이 72%로 대조군(50%)보다 높았고, 치료 5일째 체중도 초음파 치료군이 초기 체중의 92%로 대조군(79%)보다 훨씬 빠르게 회복됐다. 뇌부종도 대조군보다 41% 적었고 행동 테스트에서도 더 높은 점수를 기록했다.

연구팀은 이어 저강도 초음파 치료법이 동일 동물 모델에서 이전에 사용된 실험 약물(혈종 청소 촉진제)보다 적혈구 제거율은 24% 높고 신경염증 지표는 35% 낮아 더 효과적이고 안전한 것으로 나타났다고 설명했다.

이어 이 연구에 사용된 저강도 초음파 치료법은 식품의약국(FDA)의 진단용 초음파 안전 지침을 충족하도록 설계됐다며 현재 사람을 대상으로 하는 임상시험을 계획하고 있다고 밝혔다.

연구팀은 임상시험에서 효과가 입증된다면 수술이 필요 없는 비침습적 초음파 치료가 출혈성 뇌졸중뿐 아니라 신경독성 노폐물 축적이 관련된 치매 같은 다른 뇌 질환 치료에도 활용될 수 있다고 말했다.

◆ 출처 : Nature Biotechnology, Raag Airan et al., 'Clearance of intracranial debris by ultrasound reduces inflammation and improves outcomes in hemorrhagic stroke models', https://www.nature.com/articles/s41587-025-02866-8