시드니대, 시력저하증 회복시켜 줄 '바이오닉 아이' 개발

호주 연구진이 인체에 이식해도 안전한 것으로 판단되는 실명자 시력 회복 장치를 개발했다. 이는 퇴행성 시력 저하자나 실명자에게 새로운 희망을 주고 있다.

이 기술은 망막이 손상됐지만 시신경은 살아있는 퇴행성 눈 질환인 망막색소변성증(retinitis pigmentosa) 환자들에게 사용할 수 있다고 한다. 뮤지컬 난타의 프로듀서로, 평창동계 올림픽 총감독으로 유명한 송승환씨의 실명에 가까운 시력저하도 바로 이 질환 때문이다.

‘피닉스99’ 바이오닉 아이 보형물은 호주 시드니대와 뉴사우스웨일즈대 과학자들에 의해 개발됐다. 꽤 초보적인 형태의 시각을 제공하는 이 장치는 인간 실명자에 대한 최종 시험 과정을 남겨두고 있다고 한다.

연구진은 양을 이용한 이 인공 보형물 시험결과를 바탕으로 해 내비게이션, 방향 설정, 큰 글씨 읽기, 장애물 탐지같은 주변에 대한 간단한 정보를 제공이 가능할 것이라고 말했다.

이 시스템은 작은 비디오 카메라가 장착된 안경과 통합돼 있어 착용자의 정면을 촬영한다. 이 카메라 이미지가 무선 신호로 변환되면서 환자의 귀 뒤쪽 피부 아래에 이식된 통신 모듈로 전송된다. 이 모듈은 비디오 신호를 전기적 펄스 패턴으로 해독한다. 이 패턴은 영향을 받는 눈의 망막에 이식되는 자극 모듈로 전달된다.

이 장치는 망막에 집중된 빛에 반응하는 능력을 잃은 망막의 기능하지 않는 광수용체 뉴런을 우회한다.

대신 이 임플란트는 (여전히 기능하고 있는)기저 망막 신경절 세포를 직접 자극한다. 이 세포는 다른 망막 세포로부터 (이미지)입력을 모으고, 그것을 시신경을 따라 뇌로 전달하는 역할을 한다.

▲호주 시드니대와 뉴사우스웨일즈대가 공동 개발한 바이오닉 아이(Bionic Eye) ‘피닉스99’는 귀 뒤에 이식되는 통신 모듈(왼쪽)과 망막에 이식되는 자극 모듈(오른쪽)로 구성된다. 이 시스템은 작은 비디오카메라가 장착된 안경과 통합돼 있어 착용자의 정면을 촬영한다. 이것이 무선 신호로 변환되면서 카메라 이미지가 환자의 귀 뒤쪽 피부 아래에 이식된 통신 모듈로 전송된다. 이 모듈은 비디오 신호를 전기적 펄스 패턴으로 해독하고, 이 패턴은 영향을 받는 눈의 망막에 이식되는 자극 모듈로 전달된다. (사진=시드니대)

새무얼 에겐버거 시드니대 생체의공학 엔지니어는 “우리는 복원된 시력의 질이 정상적 시력이라고 부르는 것과 매우 다를 것이라는 것을 알고 있다”고 주의를 환기했다. 그러면서 그는 “망막의 전기적 자극에 대한 이번 연구와 유사한 개념이 전 세계적으로 실험돼 왔으며 그 결과는 매우 다양했다. 하지만 이 인공 보형물에 대한 기대감은 내비게이션, 방향 설정, 심지어는 큰 글씨 읽기를 도와주는 목적과 함께 장애물 탐지같은 주변에 대한 간단한 정보를 제공하는 것이 될 것이다”라고 말했다.

이 연구진이 최근 3개월 간 진행한 연구에서 피닉스99가 이식된 양의 신체는 별다른 부작용을 보이지 않고 잘 견딘 것으로 밝혀졌다.

그 구성 요소들을 둘러싼 조직에서는 어떠한 반작용도 없었고, 과학자들로 하여금 그 시스템이 수년 동안 안전하게 제자리에 유지될 수 있다고 믿게 만들었다. 그 팀은 현재 인간을 대상으로 한 임상시험을 실시하기 위한 승인을 신청하고 있다.

에겐버거는 “우리는 이 기술을 통해 퇴행성 망막 장애로 인한 심각한 시력 손실을 가진 사람들이 유용한 수준의 시력을 되찾을 수 있기를 바란다”고 말했다.

▲호주에 앞서 영국에서 최초로 개발된 바이오닉 아이 ‘아거스(Argus)의 얼개.

이런 망막 보형물은 호주에 앞서 영국에서 개발된 바이오닉 아이 '아거스(Argus)'가 세계 최초다. 아거스 망막 보형물 시스템은 카메라, 전송 안테나, 동영상 프로세싱 유니트(VPU) 등으로 구성돼 있다.

이재구 기자

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