알츠하이머병 적색OLED로 개선 확인

알츠하이머병의 병리 지표와 기억력을 광선으로 개선할 수 있다는 연구결과가 나왔다.

KAIST 최경철 교수팀과 한국뇌연구원(KBRI) 연구팀은 24일, 적색 40Hz OLED 광자극이 알츠하이머병 개선에 가장 강력한 효과를 보였다고 생체공학 분야 국제학술지(ACS Biomaterials Science & Engineering)에 발표했다.

연구진은 기존 LED 방식의 밝기 불균형, 열 발생, 자극 편차 등의 한계를 해결하기 위해 색상·밝기·깜박임·노출시간을 정밀 조절할 수 있는 OLED 기반 광자극 플랫폼을 만들었다. 

백색·적색·녹색·청색 빛을 동일한 조건(40Hz, 동일 밝기·노출시간)으로 비교한 동물실험 결과, 40Hz 적색광선이 병리 개선과 기억력 향상에서 가장 큰 효과를 보였다.

초기 병기(3개월령) 쥐 모델에 이틀간 하루 1시간 자극만으로도 기억력과 플라크 제거 효소(ADAM17)가 증가하고 아밀로이드베타(Aβ) 플라크는 감소했다. 특히 적색 광선에서 염증성 사이토카인 IL-1β가 크게 감소, 염증 완화 효과가 나타났다.

중간 병기(6개월령) 모델의 경우 2주간 자극 결과, 백색·적색 모두 기억력을 높였으며, 플라크 감소 효과는 적색 광선에서만 통계적으로 유의했다.

분자 수준에서도 명확한 차이를 보였다.적색 광선은 플라크 제거 효소(ADAM17)를 늘리고, 플라크 생성 효소(BACE1)는 억제해 '이중조절 효과'를 보였다. 백색 빛은 BACE1 억제만 나타나 치료 효과가 제한적이었다.

빛 자극 후 뇌세포 활성 표지 유전자(c-Fos) 분석 결과, 시각피질 → 시상 → 해마로 이어지는 시각–기억 회로 전체가 켜지는 현상이 관찰됐다. 이에 대해 연구팀은 "광자극이 뇌의 기억 회로를 직접 활성한다는 신경학적 근거"라고 설명했다.

OLED 플랫폼은 동물이 움직여도 조도가 균일하게 유지돼 실험 재현성이 높았고, 반복해도 동일한 효과가 나타나 전자약 후보 기술로서 신뢰성을 확보했다.

최경철 교수는 "균일 조도 OLED는 LED의 구조적 한계를 넘어선 기술"이라며 "향후 웨어러블 형태의 RED OLED 전자약으로 발전해 알츠하이머 치료의 새로운 패러다임을 제시할 것"이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단·NIPA·한국뇌연구원의 지원을 받았다.