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시각장애인들이 망막 삽입장치로 다시 읽을 수 있게 되다.
인간은 다른 포유 동물들에 비해 시각을 통해 많은 정보를 얻지요. 어떤 이유로든 시력을 잃는다면 살아가는데 엄청난 불편함을 느낄 것입니다. 그래서 의학, 생물학, 의공학분야에서 시력을 회복할 수 있는 방법들을 연구하고 있는데 아직은 큰 성과를 내지 못하고 있는 것 같아 안타까웠습니다. 눈과 관련된 여러 가지 질병이 있지만 아래 나오는 노화관련 황반변성이 시력을 잃게 되는 주된 원인이라고 합니다. 요즘 스마트폰과 컴퓨터에 폭 빠져 지내는 사람들이 많은데, 제 경험상으로 자주 눈이 피로할 정도로 오랫동안 스트레스 받으며 컴퓨터 작업을 많이 하는 사람들에게 황반변성이 오는 경우가 많은 것 같습니다. 이 밖에서 흡연, 고혈압, 유전요인, 육식성 식단, 비만 등이 원인으로 꼽힙니다.
황반(macular)은 눈의 망막중에서 각막과 수정체를 통해 빛이 똑바로 들어왔을 때 만나는 중심부위를 말합니다. 가운데 오목한 중심와(fovea)가 있고 그 주위에 집중적으로 광수용세포(photoreceptor cell)들 특히 원추세포가 많이 위치하고 있는 부위입니다. 이 부분이 색상을 판단하고 물체의 자세한 모습을 볼 수 있게 해주는 부위인데 이 부분에 손상이 생기면 황반변성(macular degeneration)이라고 합니다. 특히 나이가 들면서 황반변성이 많이 일어나게 되는데 이를 노화관련 황반변성(AMD)이라고 합니다. 황반 부위에 광수용세포들이 죽은 것이죠. 이런 경우 황반 주변에 망막은 살아 있는 경우가 많은데, 주변에는 주로 막대세포가 있어 색을 감지하지는 못하고 명암에는 잘 반응하지만 뚜렷한 상을 만들지는 못합니다. 아래 글은 황반변성환자의 경우 황반부위의 광수용세포들은 죽었어도 그 위에(안쪽) 있는 시신경들은 살아 있는 경우가 많기 때문에 이들에 인위적인 자극을 주어 시력을 회복시키는 장치를 소개한 것입니다. 예전에는 공상과학에나 나올 법한 얘기였습니다. 아직 개선해야할 부분이 많지만 일부 성공한 것 같군요. 앞으로 줄기세포나 다른 전자 기기 장치의 연구가 성공하여 시각을 잃어 생활이 불편한 사람들에게 세상을 다시 보여주었으면 하는 바람입니다.
전자 안구 삽입장치가 노화에 따른 황반변성(age-related macular degeneration, AMD)으로 시각을 잃은 장애인들의 시각을 회복시켰다.
과학자들은 노화관련 황반변성(AMD)에 의해 시력을 잃은 10여명의 시력회복을 위해 안구 삽입물을 이용했다. 이 삽입장치의 크기는 2mm X 2mm 이며 두께는 불과 30 micrometer (0.03 mm)로 망막의 아래쪽에 이 질환으로 기능을 잃은 시각세포를 대신하여 깔아주었다.
오늘 날자(2025년 10월 20일)로 나온 New England Journal of Medicine의 논문에 따르면 망막이 크게 손상된 중증 AMD환자들 38명을 대상하였다. 이 삽입물을 이식한지 1년 후 80%의 참가자들이 임상학적으로 유의미한 시력회복을 보여주었다.
“망막이 죽어 완전히 맹점이 되었던 곳에 시력이 회복된 겁니다.” 임상실험을 주도했던 독일 University of Bonn의 안과의사인 Frank Holz의 말이다. “환자들은 글자와 단어를 읽을 수 있게 되었고 일상 생활이 가능한 정도가 되었죠.”
이식수술과정에서 몇 차례 사고가 있었으나 시술의 안전성울 광범위하게 살펴본 결과 위험성 보다는 이 장치의 혜택이 크다는 결론을 얻었다. 지난 6월에 이 장치를 보유하고 있는 샌프란시스코 주재 신경기술회사인 Science Corporation은 이 장치를 판매할 수 있도록 허가를 신청한 상태이다.
“내 생각에는 이 연구는 잘 설계되고 분석이 잘 된 흥미롭고도 중요한 연구라고 생각합니다. 이런 것들이 실제라기 보다는 공상과학 소설에 가깝게 느꼈을 시각장애 환자들에게 희망을 주었습니다.” Imperial College London의 안과의사인 Francesco Cordeiro의 말이다.
회복된 시력
AMD는 회복 불가능한 시각장애의 가장 일반적인 원인이다. 여기에는 두 가지 형태가 있다: 건식형(dry AMD)과 습식형(wet AMD)이다. 건식형 AMD는 세계적으로 5백만 명이 영향을 받고 있다. 건식 AMD는 망막의 중앙에 위치한 빛-민감성 세포들이 수 년에 걸쳐 죽어 나간 것이다. 결국 이들은 주변부위의 시야는 남아 있지만 중앙의 고해상도 부위는 볼 수 없다. “그들은 얼굴을 인식하지 못합니다. 읽을 수도 없고. 차를 몰 수도, TV를 볼 수도 없습니다.” Holz의 말이다.
죽은 세포들은 빛을 전기화학적 신호로 바꾸어 다른 종류의 망막세포로 전달하고 결국 뇌의 시각영역으로 신호를 보내는 빛에 민감한 세포(광수용세포: 막대세포, 원추 세포)들이다. 주위의 망막세포들은 AMD에도 불구하고 살 수 있는데, 과학자들은 빛에 반응하여 전기 자극을 생성하는 인공 삽입장치가 이 세포들을 자극하여 다시 볼 수 있도록 만들어낸 것으로 생각하고 있다.
PRIMA(photovoltaic retina implant microarray)라 불리우는 삽입물은 원래는 파리에 근거를 둔 Pixium Vision사에 의해 개발되었고 작년에 Science Corporation사로 넘어왔다. 이 제품은 예전에 제품들처럼 wireless이다. 또한 photovoltaic, 즉, 활성화시키는 광자가 전기적 신호에 필요한 에너지도 공급하는, 방식이다.
이들은 작은 카메라가 달린 안경과 함께 사용되며, 카메라에 잡힌 이미지를 적외선으로 변환하여 망막 삽입물로 전달하는 것이다. 이 시스템은 사용자가 목표물을 확대 축소해서 볼 수 있게 하며 밝기나 대비율을 조절할 수 있다. Holz에 따르면 이를 잘 활용하기 위해서는 몇 개월에 걸친 힘든 훈련이 필요하다고 한다.
이번 연구에서는 38명의 지원자가 5개 유럽국가의 17개 병원에서 시술을 받았고 그 중 32명이 이식한지 일년이 지난 후 32명이 검사를 받았다. 이 중 26명이 임상학적으로 유의한 발전을 보여줬다. – 즉, 평균적으로 시력 테스트 표의 두번째 줄 글씨들까지 읽을 수 있었다. 결국 대부분의 참가자들이 PRIMA를 통해 얻을 수 있는 해상도와 가까운 시력을 회복할 수 있었다.
연구가 끝날 때쯤 대부분의 수혜자들은 PRIMA를 이용해 집에서 글자, 단어, 숫자들을 읽을 수 있었다. 32명 중 22명은 만족도를 중간이상이라고 말했다.
느린 읽기
하지만 이들의 실질적인 일상생활이 크게 향상된 것인지는 의문이다. 이름 밝히기를 거부한 일부 망막-퇴화관련 연구자들은 Nature에 의문을 제기하기도 했다. 즉, 시력에 관한 고된 훈련과 새로운 의료기구를 받을 때 생기는 강력한 동기부여가 검사 결과를 왜곡했을 가능성이 있다는 것이다. 또한 그들은 만약 삽입장치 없이 안경을 쓰고 훈련과정을 거친 대조군(위약군)과 비교했다면 보다 확실한 결과를 얻었을 것이라고 했다.
Holz 또한 현재의 시스템에 한계가 있다는데 동의했고, 앞으로 더 효율적인 삽입장치를 기대하고 있다고 말했다. “이번 첫 성공을 계기로 더욱 향상될 것입니다.”라고 말했다.
또 한 가지 걱정은 이 삽입장치가 줄 수 있는 최대 선명도다. PRIMA 시스템은 381 픽셀로 각 픽셀이 100 마이크로미터 정도이다. Holz는 대상인들의 “읽는 속도가 빠르지 않았다.”고 인정했다. 그리고 천연색이 아니라 흑백 시각을 제공한다.
Holz에 따르면 이 기구를 처음 개발했던 Stanford University in Palo Alto, California의 물리학자인 Daniel Palinker가 어떻게 색을 보이게 할지 방법을 생각해 두었다고 한다. 차세대 기구는 PRIMA보다 크고 보다 작은 픽셀로 채워 향상된 시각 선명도를 제공할 것이라고 한다. “이제 시작입니다.”라고 말했다.
비록 이 기구는 AMD환자들을 상대로만 시험되었지만, 이는 다른 이유, 예컨대 색소성 망막염(retinitis pigmentosa) 등의 이유로 광세포는 죽고 다른 망막세포들이 살아있는 사람들의 시각을 회복시키는데 도움이 될 것이다.
망막 삽입물은 이 문제만을 위해 개발된 것은 아니다. 다른 연구자들은 광수용세포를 재생하기 위한 줄기세포 치료; 안구유전학 치료, 빛에 반응하는 단백질을 남은 망막세포에서 발현시킴; 그리고 뇌의 시각피질에 삽입하는 경우 등에도 활용하고자 노력하고 있다.
“여기엔 무궁한 가능성이 있습니다. 그리고 다양한 접근법이 있죠.” Holz의 말이다. “마지막엔 무슨 일이 생길지 아무도 모르니까요.”
<이 글은 아래의 기사를 번역한 것입니다.>
Liam Drew, 2025, People with blindness can read again after retinal implant. Nature News 20 Oct. 2025 (doi: https://doi.org/10.1038/d41586-025-03420-x)