한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 최경철 교수 연구팀과 한국뇌연구원(KBRI) 구자욱·허향숙 박사 연구팀이 공동 연구를 통해 균일 조도의 청색·녹색·적색 등 3색 OLED(유기발광다이오드) 광자극 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

연구팀은 이들 색 가운데 '적색 40Hz 빛'이 알츠하이머 병리와 기억 기능을 가장 효과적으로 개선한다는 사실을 확인했다.

연구팀이 균일하게 빛을 내는 OLED 기반 광자극 플랫폼을 활용해 백색·적색·녹색·청색 빛을 동일한 조건(40Hz 주파수·밝기·노출시간)에서 비교한 결과, 적색 40Hz 빛이 가장 우수한 개선 효과를 보였다.

초기 병기(3개월령) 동물 모델은 단 2일 자극만으로도 병리 및 기억력이 개선되는 것을 확인했다.

초기 알츠하이머 동물 모델에 하루 1시간씩 이틀간 빛을 쬔 결과, 백색·적색 빛 모두 장기기억이 향상되었고, 해마 등 중요한 뇌 영역에 쌓여 있던 알츠하이머병의 대표적인 원인 물질로 알려진 단백질 찌꺼기 '아밀로이드베타(Aβ) 플라크'가 줄었다. 플라크를 제거하는 데 도움이 되는 효소(ADAM17)는 더 많이 만들어졌다는 사실도 확인했다.

즉, 아주 짧은 기간의 빛 자극만으로도 뇌 속 나쁜 단백질이 줄고, 기억 기능이 개선될 수 있다는 의미라고 연구팀은 설명했다.

중기 병기(6개월령) 모델에서는 적색 빛에서만 통계적 병리 개선이 확인됐다. 중기 알츠하이머 모델을 대상으로 2주간 동일 조건으로 장기 자극을 수행한 결과 백색·적색 모두 기억력 향상은 있었지만 플라크 감소는 적색에서만 통계적으로 유의미하게 나타났다.

이번 연구는 약물 없이 빛만으로 인지 기능을 개선하고, 색상·주파수·기간 조합을 통해 알츠하이머 병리 지표를 조절할 수 있음을 최초로 규명한 성과라고 연구팀은 주장했다.

개발된 OLED 플랫폼은 색·밝기·깜박임 비율·노출 시간을 세밀하게 조절할 수 있어 사람 대상 임상 연구에서 개인별 맞춤 자극 설계에도 적합하다고 덧붙였다.

최경철 교수는 "앞으로 일상생활 속에서 치료할 수 있는 웨어러블 OLED 전자약이 알츠하이머 치료의 새로운 패러다임을 제시할 것"이라고 기대했다.

연구결과는 생체의학·재료 분야 국제 학술지 '에이씨에스 바이오머티리얼즈 사이언스 앤 엔지니어링'에 지난달 25일자 온라인 게재됐다.