희귀질환으로 혼자 일어서지 못하던 아이들이 무릎에 로보트를 차고 6주를 훈련했더니 혼자 일어섰다.

북경항공항천대학 연구팀이 무게 0.96킬로그람의 무릎 보조 로보트를 리용해 척수성 근위축증(SMA) 2형 어린이 6명을 훈련한 결과 6주 뒤 전원이 도움 없이 앉은 자세에서 일어설 수 있게 한 연구성과를 일전 국제학술지 《자연》에 발표했다.

척수성 근위축증은 SMN1 유전자 돌연변이로 척수 운동신경이 서서히 죽어가는 희귀 질환이다. 운동신경이 손상되면 근육에 신호가 전달되지 않아 근력이 점차 떨어진다. 1만명중 1명꼴로 발생하며 2형은 생후 6~18개월에 증상이 시작돼 혼자 걷지 못한다.

최근 10년간 유전자 치료제 개발로 신경세포 손실 속도를 늦출 수 있게 됐지만 이미 손실된 근육 자체를 재건하지는 못한다는 문제가 있다.

연구팀이 개발한 장치는 무릎 관절에 고정해 사용하는 착용형 로보트로 ‘등속성 훈련’을 돕는다. 등속성 훈련은 다리를 뻗는 동작 내내 일정한 속도를 유지하면서 외부 저항을 이겨내는 근력강화 운동이다. 힘을 세게 줄수록 저항도 함께 커져 속도가 일정하게 유지되는 구조로 근육이 운동 내내 최대한 힘을 발휘하도록 유도한다.

개발한 로보트는 다리 속도가 빨라지면 저항을 높이고 느려지면 저항을 줄이는 방식으로 움직임 속도를 실시간 통제한다. 기존 등속성 훈련 장비는 전문 의료기관에서만 사용 가능할 만큼 크고 무거웠으나 이 장치는 0.96킬로그람으로 어린이도 착용할 수 있도록 설계됐다.

림상시험에는 유전자 치료를 받으면서도 일반 물리치료만으로는 기능 향상이 없었던 6~10세 어린이 6명이 참여했다. 6주 동안 주 5회, 회당 60회 이상의 무릎을 펴는 동작을 반복하는 훈련을 진행했다. 훈련 참여률을 높이기 위해 다리를 뻗을 때 화면 속 캐릭터가 공을 차는 게임 방식도 도입했다.

훈련 후 자기공명영상(MRI) 검사에서 허벅지 근육 단면적이 증가했고 근육량은 19% 늘어났다. 무릎 근력 측정에서는 무릎을 구부릴 때 발생하는 힘이 2배 이상 강해졌으며 근전도 검사에서는 신경이 근육에 신호를 더 잘 전달하게 됐다.

앉은 자세에서 일어서기 시작할 수 있는 각도도 111도에서 104도로 줄었다. 각도가 작을수록 더 많이 구부린 자세에서도 일어설 수 있다는 의미로 다리 근력이 그만큼 강해졌다는 의미이다.

이후 6주간 훈련강도를 낮춰 주 3회로 줄인 뒤 장치 사용을 중단하고 30일간 추적 관찰했을 때도 혼자 일어서는 능력이 그대로 유지됐다. 로보트 훈련을 잠시 받은 것만으로도 근육과 신경 회복 효과가 지속됐다.

연구는 대조군 없이 6명이라는 소규모로 진행됐으며 참가 가족들이 로보트 훈련이 보장되지 않을 경우 참여를 꺼려 대조군 구성 자체가 어려웠다. 연구팀은 SMA가 희귀질환인 만큼 대규모 림상 검증이 쉽지 않다는 점을 인정하면서도 다른 관절과 근육으로 적용 범위를 확대하면 재활치료 가능성이 더 커질 것으로 기대했다. 상용화를 위한 투자 유치도 과제로 남아있다.　 

외신