계명대학교 의과대학 의용공학과 이종하 교수팀과 유전학교실 김대광 교수는 특정한 스펙트럼의 빛을 조사하면 산화 스트레스로 인해 손상된 해마세포의 생존율을 높이고 기억력을 증진시키는 단백질인 BDNF(Brain-Derived Neurotrophic Factor)의 발현이 증가된다는 것을 밝혀냈다.
해마에서 생성되는 BDNF는 신경세포의 분화와 기억력을 증진시키는 단백질로서, 노화가 진행될수록 산화스트레스 등에 의해 손상되고 생성이 감소하는 것으로 알려져 있다.
이러한 BDNF는 알츠하이머에 영향을 미치는 중요한 단백질로, 알츠하이머 신약개발의 주요 물질로 주목되고 있다. 알츠하이머병은 신경세포 손상에 의한 기억력 감퇴로 나타나는데, 아직까지 완치법이 없어 진행속도를 늦추는 것이 매우 중요하다. 최근 약물 치료의 대안으로 바이오메디컬기기를 활용한 새로운 치료법이 제시되고 있다.
이종하 교수팀은 포토바이오모듈레이션 센서를 이용하여 BDNF의 발현을 유도했다. 특히 AI(인공지능)에 BDNF 발현과 빛의 스펙트럼 간의 상관관계를 학습시키고, 이를 바탕으로 최적의 치료효과를 얻기 위해서는 어떤 매개변수로 센서를 설계해야 하는지 AI가 알아내도록 만들었다.
연구팀은 쥐의 해마 조직에서 AI 기반의 빛의 스펙트럼을 이용한 세포 손상 억제를 확인했으며, BDNF 발현의 유효성과 관련 메카니즘도 밝혀냈다.
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