🧠 인공지능을 활용한 알츠하이머 조기 진단 및 예측
- ViTranZheimer 모델: 3D 뇌 MRI 데이터를 분석하여 알츠하이머병을 조기에 진단하는 AI 모델로, 98.6%의 높은 정확도를 보입니다.
- ADAM-1 프레임워크: 마이크로바이옴, 임상 데이터, 외부 지식 기반을 통합하여 알츠하이머병을 탐지하는 AI 시스템입니다.
- AD-GPT: 알츠하이머병 관련 유전 및 신경생물학 정보를 분석하는 데 특화된 대형 언어 모델로, 연구자들에게 유용한 도구로 활용됩니다.
🤖 고령자 돌봄을 위한 로봇 기술의 발전
- AIREC 로봇: 일본에서 개발된 AI 기반 간호 로봇으로, 환자의 자세 변경, 요리, 세탁 등의 작업을 수행합니다.
- 스탠포드 대학의 부드러운 로봇: 고령자가 자택에서 안전하게 생활할 수 있도록 지원하는 로봇으로, 목욕 보조, 낙상 방지 등 다양한 기능을 갖추고 있습니다.
- Cera Care의 AI 시스템: 영국에서 주당 3,000건의 돌봄 방문을 수행하는 AI 시스템으로, 고령자와 취약 계층의 자립성을 높이고 간병인의 부담을 줄입니다.
🧬 알츠하이머병 치료를 위한 새로운 접근법
1. 뇌 면역세포 활성화
노스웨스턴 대학 연구팀은 뇌의 면역세포인 미세아교세포를 활성화하여 알츠하이머병의 원인인 아밀로이드 베타 플라크를 제거하는 새로운 치료법을 제안했습니다.
연구팀은 알츠하이머병 환자들의 뇌 조직을 분석하여, 아밀로이드 베타 플라크 제거에 성공한 환자들의 미세아교세포에서 특정 유전자의 발현이 증가한 것을 확인했습니다. 특히, APOE와 TREM2 유전자의 발현이 높았으며, 이는 미세아교세포의 활성화와 관련이 있습니다. Nature
연구 방법
연구는 알츠하이머병 환자들의 뇌 조직을 세 그룹으로 나누어 비교 분석했습니다:
- 신경학적 질환이 없는 대조군
- 면역치료를 받지 않은 알츠하이머병 환자군
- 아밀로이드 베타에 대한 면역치료를 받은 알츠하이머병 환자군
면역치료를 받은 환자군 중 일부는 뇌에서 아밀로이드 플라크가 거의 제거된 반면, 다른 일부는 제거 효과가 제한적이었습니다. 연구팀은 이 차이가 미세아교세포의 활성화 상태와 관련이 있음을 발견했습니다. News Center
주요 발견
- 미세아교세포의 활성화는 아밀로이드 플라크 제거에 중요한 역할을 합니다.
- APOE와 TREM2 유전자의 발현 증가는 미세아교세포의 활성화와 관련이 있습니다.
- 면역치료 후 미세아교세포에서 단백질 접힘과 세포 스트레스 관련 유전자 발현이 감소하고, 신경 보호 유전자인 FGFR3의 발현이 증가했습니다. Nature
2. 집중 초음파 기술
집중 초음파를 이용하여 혈뇌장벽을 일시적으로 열어 약물 전달을 용이하게 하는 연구가 진행 중입니다.
집중 초음파(Focused Ultrasound, FUS) 기술은 혈액뇌장벽(Blood-Brain Barrier, BBB)을 일시적으로 개방하여 약물의 뇌 전달을 가능하게 하는 혁신적인 방법으로 주목받고 있습니다.
혈액뇌장벽(BBB)과 치료의 한계
BBB는 뇌를 보호하는 역할을 하지만, 동시에 대부분의 치료 약물이 뇌에 도달하는 것을 차단하여 신경계 질환 치료에 큰 장애물이 됩니다.
집중 초음파를 통한 BBB 개방 기술
FUS는 미세 기포(microbubbles)와 함께 사용되어 BBB를 일시적이고 국소적으로 개방합니다. 이 기술은 비침습적이며, 특정 뇌 부위에 약물을 전달할 수 있는 가능성을 보여줍니다. The Lancet+7PMC+7Nature+7
임상 연구 사례
웨스트버지니아 대학교의 연구에서는 알츠하이머 환자에게 FUS를 적용하여 BBB를 개방한 후, 아두카누맙(Aducanumab)이라는 약물을 투여했습니다. 그 결과, BBB가 개방된 부위에서 아밀로이드 베타 플라크가 32% 더 감소하는 효과를 보였습니다. AP News
기술적 고려 사항
- 정밀한 초음파 조절: 초음파의 강도와 주파수를 정밀하게 조절하여 BBB 개방의 범위와 지속 시간을 관리합니다.
- 미세 기포의 활용: 미세 기포는 초음파에 반응하여 BBB를 일시적으로 개방하는 데 도움을 줍니다.
- MRI 가이드: MRI를 사용하여 초음파의 정확한 타겟팅과 BBB 개방 여부를 실시간으로 모니터링합니다.
-
🧪 AI를 활용한 약물 개발 가속화
- Retro Biosciences의 연구: OpenAI와 협력하여 세포를 젊은 상태로 되돌리는 단백질을 설계하는 AI 모델을 개발하고 있으며, 알츠하이머병 치료를 위한 임상 시험을 준비 중입니다.
👁️ 비침습적 진단 기술의 발전
- 망막 스캔을 통한 인지 저하 예측: 영국 연구팀은 AI를 활용하여 망막 혈관의 형태를 분석함으로써 인지 기능 저하를 예측하는 기술을 개발했습니다.
- 혈액 검사 기반 생물학적 나이 예측: 오사카 대학 연구팀은 5방울의 혈액을 분석하여 개인의 생물학적 나이를 예측하는 AI 모델을 개발했습니다.
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