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세상을 비추는 기적의 IT기술, 전자눈

TECH/IT 트렌드

 

 

IT 기술이 우리 생활 곳곳에 접목되면서 보다 편리한 일상을 누릴 수 있게 되었습니다. 특히 우리의 건강과 직결된 의료 분야에서의 활약이 돋보입니다. 잃어버린 시력을 되찾을 수 있는 기술, ‘전자 눈’이 개발되면서 실명 환자들에게 희망을 주고 있는 것인데요. 전자눈을 이식받아 앞을 보게 되었다는 소식도 속속 들려오고 있습니다. 바이오 분야에서 핫하게 떠오르고 있는 인공망막 기술, 함께 살펴보도록 할까요?

 
 
 

_ 전자눈, 실명 환자 없는 세상을 열다

 

 

지난해 국내 실명 환자들에게 반가운 소식이 들려왔습니다. 서울아산병원에서 국내 최초로 인공망막 이식 수술이 성공한 것인데요. 유전성 망막질환으로 완전히 시력을 상실한 50대 여성 환자는 수술을 통해 시력판의 가장 큰 글씨를 볼 수 있을 정도로 시력을 회복했습니다. 1년이 지난 현재는 수십 회에 걸친 재활 훈련 끝에 다음 크기 글자까지 볼 수 있게 되었습니다. 비록 흑백 저화질 CCTV 수준의 시력이지만, 도로 위를 달리는 차나 눈앞의 사람 등을 인식할 수 있게 되어 타인의 도움 없이 일상생활이 가능해졌습니다. 독립적으로 활동할 수 있다는 점은 망막색소변성 환자들에게 큰 희망이었죠.

 

▲ 아르구스2의 구성

(출처: Second Sight)

 

 

환자의 눈에 이식된 인공망막은 미국 세컨드 사이트(Second Sight)에서 개발한 ‘아르구스2(Argus II)’로, 일종의 전자 칩입니다. 선글라스에 달린 소형 카메라가 영상을 촬영하면 이 영상이 망막에 이식된 칩에 전달되고, 다시 시신경을 거쳐 뇌로 직접 영상 정보를 보내 영상을 인식하게 되는 방식입니다. 


하지만 모든 환자에게 적용할 수 있는 기기는 아닙니다. 망막신경세포가 살아있는 환자에게만 이식할 수 있어 국내 망막색소변성 환자 1만여 명 중 500여 명만 대상자로 추정되고 있습니다. 4000명 당 1명꼴로 발생하는 망막색소변성은 태어날 때는 정상 시력이지만, 이후 망막시세포의 기능에 점진적으로 장애가 발생하며 실명에 이를 수 있습니다. 서서히 시력을 잃어가기 때문에 환자들의 심리적 고통과 좌절감은 이루 말할 수 없을 정도죠.


명확한 치료방법이 없어 미국, 유럽 등 각국에서 인공망막 연구가 꾸준히 진행돼 온 가운데, 아르구스2는 미국 식품의약국(FDA) 승인과 유럽 CE마크를 동시에 획득한 가장 대표적인 인공망막 기기이죠.


아르구스2를 개발한 세컨드 사이트에서는 망막색소변성증 환자뿐만 아니라 사고나 질병을 눈에 심각한 손상을 입은 실명 환자도 혜택을 누릴 수 있는 ‘오리온’을 개발, 임상실험을 계획 중입니다. 아르구스2와 달리 망막이 아닌 뇌로 직접 영상을 보내기 때문에 전체 시각장애인에게 사용 가능합니다. 시판될 경우 기존 전자눈보다 약 15배 정도 많은 환자들이 시력을 되찾을 것으로 전망되고 있습니다.

 

 

 

_ 전자눈 아르구스2에 숨겨진 IT기술

 


전세계 실명 환자들에게 희망의 눈이 되어줄 아르구스2! 그렇다면 이 똑똑한 전자눈은 과연 어떠한 원리로 작동하는 걸까요?


 ▲ 아르구스2 인공망막 시스템

(출처: Second Sight)

 

 

① 먼저 안경 가운데 장착된 소형 비디오카메라가 외부의 이미지를 포착한 후, 케이블을 통해 휴대용 컴퓨터 프로세서로 정보를 전달합니다.


② 컴퓨터 프로세서는 전달된 영상을 시각 정보로 변환하여 다음 케이블을 통해 안경 옆에 부착된 외부 송신 안테나로 보냅니다.


③ 외부 송신 안테나는 안구에 이식한 내부 수신 안테나에 무선으로 전원을 공급하고 시각 정보를 전송합니다.


④ 수신된 시각 정보는 눈 안의 특수 내장 회로에서 전기 파동으로 변환되어 망막에 이식된 백금칩에 전달됩니다.


⑤ 백금칩이 활성화되면 수신된 영상 정보에 따라 60개의 미세전극이 각각 망막 신경세포를 자극, 뇌에서 시각 패턴을 인식해 이미지를 볼 수 있게 됩니다.

 

 

 

_ 국내 인공망막 기술은 어디까지 왔을까?

 


▲ KIST 센서시스템연구센터 김재헌 박사팀의 박병호 연구원이 인간의 눈을 모사한 생체소자를 개발해 시각신호를 테스트 하고 있다.

(출처: KIST)

 

 

전 세계적으로 인공망막 연구가 활발히 진행되고 있는 가운데, 얼마 전 한국과학기술연구원(KIST)에서도 인공망막에 필요한 핵심기술을 개발하는 데 성공했다고 합니다. 앞서 살펴본 아르구스2가 전자칩이라는 일반 물질을 사용했다면, 이 기술은 생체 물질인 단백질을 활용했다는 데 차이점을 갖습니다.


우리 눈의 망막은 사물을 볼 때 중요한 역할을 합니다. 눈의 가장 안쪽에 있는 망막은 눈을 통해 들어온 시각 정보를 전기적 신호로 전환해 뇌로 전달합니다. 우리 눈에는 총 4종류의 광수용체 단백질이 존재해 빛을 인지하고 색을 구분하는데, 망막의 핵심은 광수용체 단백질이라고 할 수 있죠.


보통 망막질환 환자의 경우, 이러한 광수용체 단백질이 망가져서 앞이 잘 안 보이는 경우가 많은데요. 국내 연구진은 우선 광수용체 단백질을 인체 세포 내에서 생산하고 이를 분리해냈습니다. 이렇게 만든 광수용체 단백질이 제대로 작동하는지 확인하기 위해, 광수용체 단백질을 그래핀 칩 위에 올렸는데요. 테스트 결과, 광수용체 단백질이 인간의 빛 감지 스펙트럼과 매우 유사한 스펙트럼 반응을 보이는 것으로 나타났습니다.


연구팀의 최종 목표는 이렇게 만든 광수용체 단백질을 환자에게 이식하는 것입니다. 아직 그 단계까지 이르지는 못했지만, 그 첫 단추인 소재를 개발했다는 데 큰 의미를 가집니다.

 

 

이제 막 첫 걸음을 뗀 인공망막 기술! 아직은 일부 망막색소변성 환자에 한해서만 수술이 가능한 단계이지만 현재 전세계적으로 연구개발이 활발하게 진행되고 있는 만큼, 의학계는 다른 실명질환 환자들 역시 앞을 볼 수 있는 길이 열릴 것이라고 긍정적으로 전망합니다. 세계적으로 시각 장애를 앓고 있는 것으로 추정되는 인구는 약 2억 8500만 명. 하루빨리 모든 환자들이 세상을 볼 수 있는 날이 오기를 바라봅니다.





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