듀크의 생명의학 엔지니어들은 새로운 장치가 알츠하이머병의 바이오마커를 감지할 수 있기를 바라고 있습니다.
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더럼 – 듀크 대학교의 생의학 엔지니어들은 눈 뒤쪽에 있는 망막의 다양한 층의 두께와 질감을 모두 측정할 수 있는 새로운 영상 장치를 고안했습니다. 이러한 발전은 알츠하이머병의 바이오마커를 탐지하는 데 사용될 수 있으며 잠재적으로 이 질병에 대한 광범위한 조기 경고 시스템을 제공할 수 있습니다.
결과는 Scientific Reports 저널에 온라인으로 게재됩니다.
아담 왁스(Adam Wax) 교수는 “이전 연구에서는 알츠하이머 환자의 망막이 얇아지는 것을 관찰했지만 측정에 광산란 기술을 추가해 망막 신경섬유층도 더 거칠고 더 무질서하다는 사실을 발견했다”고 말했다. 듀크대학교의 의생명공학. "우리의 희망은 이 통찰력을 사용하여 의사 진료실뿐만 아니라 지역 약국과 같은 장소에서도 사용할 수 있는 쉽고 저렴한 검사 장치를 만드는 것입니다."
알츠하이머병 진단은 현재 환자가 인지 저하 증상을 보이기 시작한 후에만 이루어집니다. 그럼에도 불구하고 알츠하이머병이 원인인지 확실하게 판단할 수 있는 유일한 방법은 값비싼 MRI, PET 스캔이나 부검을 통해서이다. 그러나 약물이나 정신적 운동 등의 조기 개입을 통해 질병의 진행을 멈출 수 있다면 환자의 삶의 질은 크게 향상될 수 있습니다. 이것이 바로 연구자들이 질병의 조기 경고 징후로 사용될 수 있는 바이오마커를 찾고 있는 이유입니다.
그러한 잠재적 바이오마커 중 하나는 말 그대로 뇌의 확장이자 중추신경계의 일부인 망막에서 나옵니다. 이전 연구에서는 알츠하이머병이 망막의 구조적 변화, 특히 망막 내부층이 얇아지는 현상을 일으킬 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다.
"망막은 뇌에 쉽게 접근할 수 있게 해주며, 망막이 얇아진다는 것은 신경 조직 양의 감소를 나타낼 수 있으며, 이는 알츠하이머병이 있음을 의미할 수 있습니다"라고 Wax는 말했습니다.
그러나 녹내장이나 파킨슨병과 같은 다른 질병도 망막이 얇아지는 원인이 될 수 있습니다. 일관되지 않은 테스트 결과는 이러한 유형의 측정에 가장 자주 사용되는 기계, 광 간섭 단층 촬영(OCT) 장치 및 연구자가 이를 사용하는 방법 간의 차이로 인해 발생할 수도 있습니다.
새로운 논문에서 Wax와 그의 대학원생인 Ge Song은 알츠하이머병 쥐 모델의 망막에 있는 뉴런의 최상층이 구조적 질감의 변화를 보인다는 것을 보여주었습니다. 이 층의 두께 변화에 대한 데이터와 결합된 새로운 측정은 알츠하이머병의 바이오마커에 보다 쉽게 접근할 수 있음을 입증할 수 있습니다.
송 교수는 “우리의 새로운 접근법은 내부 망막의 신경 섬유층의 거칠기나 질감을 측정할 수 있다”고 말했다. "이것은 알츠하이머병으로 인한 구조적 변화를 측정하는 빠르고 직접적인 방법을 제공할 수 있으며, 이는 질병의 바이오마커로서 큰 잠재력을 가지고 있습니다."
OCT는 초음파의 광학적 유사체입니다. 이는 빛의 파동을 조직에 보내고 그것이 다시 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정함으로써 작동합니다. 이는 다양한 진단을 내리는 데 일반적으로 사용되는 매우 유용한 영상 기술이지만 한계가 있습니다.
더 많은 데이터를 수집하기 위해 Wax와 Song은 산란된 빛의 각도를 사용하여 조직 구조에 대한 더 많은 정보를 수집하는 각도 분해 저결맞음 간섭계(a/LCI)라는 측정을 추가했습니다. 두 측정값을 결합함으로써 연구원들은 망막의 각 층에 대한 두께와 구조적 정보를 모두 추출할 수 있습니다.
"a/LCI 측정은 두께 측정을 보완하여 알츠하이머병에 대한 보다 정량적인 바이오마커의 잠재적 유용성을 향상시킵니다"라고 Song은 말했습니다. “OCT만으로는 망막에 대한 조직적, 구조적 정보를 얻을 수 없습니다. 두 가지 이미징 방식이 모두 필요합니다. 이것이 핵심 혁신이다.”
연구원들은 현재 Wax가 Lumedica라는 분사 회사를 통해 개발 중인 저가형 OCT 시스템에 이 추가된 기능을 통합하기 위해 노력하고 있습니다. 전통적인 OCT 기계의 무게는 60파운드가 넘고 책상 전체를 차지하며 가격은 $50,000에서 $120,000 사이인 반면, Wax의 디자인은 무게가 4파운드이고 도시락 크기 정도이며 Wax는 예상대로 $15,000 미만.
Wax 디자인의 핵심은 온도의 미묘한 변화만큼 작은 요인으로 인해 기존 OCT 장치에서 발생할 수 있는 기계적 불일치를 보상하기 위해 대칭을 사용하는 3D 프린팅 부품입니다. 송은 또한 a/LCI가 전체 망막을 스캔할 수 있도록 하는 3D 프린팅 회전 프리즘에 대한 작업을 진행해 왔습니다.
Wax는 “이 연구가 단순히 전통적인 망막 질환을 검사하는 것 외에 저비용 OCT 기술을 사용하는 새로운 방법을 보여주었기 때문에 매우 기쁩니다.”라고 말했습니다. "이러한 장치를 신경퇴행성 질환의 초기 징후를 파악하는 창구로 사용할 수 있다면 너무 늦기 전에 사람들이 조기 개입 치료 프로그램에 참여하도록 도울 수 있을 것입니다."
이 연구는 국립보건원(R21AG056245, P30EY005722)의 지원을 받았습니다.
인용: "마우스 모델에서 알츠하이머병의 망막 바이오마커에 대한 다중 모드 일관성 이미징" Ge Song, Zachary A. Steelman, Stella Finkelstein, Ziyun Yang, Ludovic Martin, Kengyeh K. Chu, Sina Farsiu, Vadim Y. Arshavsky, Adam Wax . 사이언티픽 리포트(Scientific Reports), 2020년 5월 13일. DOI: 10.1038/s41598-020-64827-2.
원본 기사 출처: WRAL TechWire