궁극의 디스플레이‘양자점 발광소자’효율 변화의 원인 밝혀 - 효율 저하 원인 규명으로 저비용, 고색순도, 고휘도 양자점 발광소자 개발 앞당겨 - 높은 안정성에 세계 최대 밝기 구현, 차세대 디스플레이 및 조명에 적용 가능성 열어 국내 연구진이 에너지 효율이 높고 밝은데다 다양한 색상 구현이 가능해 궁극의 디스플레이로 각광받고 있는 ‘양자점 발광소자’의 효율에 영향을 미치는 핵심 요인을 밝혔다. 연구진은 발광소자의 발광층에서 발생하는 양자점들 사이의 에너지 전달 현상이 소자의 효율을 저하시킨다는 사실을 밝혔다. 뿐만 아니라, 이러한 에너지 전달 현상을 최소화하기 위해 연구진은 양자점의 구조를 변화시켰고 이를 바탕으로 적색 소자중 세계 최고 밝기를 지니는 고효율 양자점 발광소자를 제작하는데 성공했다. 이번에 개발된 기술은 차세대 고색순도 디스플레이 및 고휘도 조명등에 폭넓게 적용될 전망이다. 한국과학기술연구원(원장 이병권) 광전하이브리드연구센터의 배완기 박사팀은 한국과학기술원(KAIST) 이도창 교수팀 및 서울대학교 이창희 교수팀과의 공동연구로, 양자점간의 에너지 전달현상이 최소화된 양자점 광원소재를 개발하였고, 이를 전계 발광소자에 적용하여 세계 최대 밝기를 보이는 고휘도, 고성능, 고색순도 양자점 발광소자를 개발하였다. 본 연구는 ‘Influence of Shell Thickness on the Performance of Light-Emitting Devices Based on CdSe/Zn1-XCdXS Core/Shell Heterostructured Quantum Dots’ 라는 제목으로 재료분야 과학전문지 ‘Advanced Materials'지 12월 17일호에 게재되었다. 양자점은 1-20나노미터(1 나노미터는 10억분의 1미터) 크기를 지니는 동그란 모양의 반도체 나노입자이다. 크기, 모양 및 조성에 따라 방출하는 빛의 파장이 손쉽게 조절되고, 높은 광효율 및 우수한 색순도를 지니고 있어, 차세대 디스플레이 및 조명 소재로 각광받고 있다. ‘양자점 전계 발광소자“는 디스플레이나 조명 같이 빛을 내는 제품을 만들기 위한 소자 내부에 양자점들을 필름 형태로 코팅하고 전기를 공급한 것이다. 양자점 소자의 효율을 규명하기 위해 연구진은 동일한 크기의 빛을 내는 양자점 코어(Core) 위에 다양한 두께를 가진 껍질층 (Shell)을 단계적으로 형성하였다. 이렇게 만들어진 다양한 양자점은 코어 크기가 동일하기 때문에 광학적 특성이 유사하지만, 그 껍질(Shell)의 두께 차이로 인해 에너지 전달 효율에 큰 차이를 지니게 된다. 얇은 두께의 껍질을 지니는 양자점 필름 내에서는 에너지 전달(Energy Transfer) 현상이 가속화되고 이는 급격한 광효율 저하 현상으로 이어졌다. 반면 두꺼운 껍질의 양자점은 코어 간 간격이 멀어지고 그에 따라 에너지 전달 현상이 감소하여 높은 필름 효율을 나타내는 것을 확인했다. 한편 높은 전하 밀도에서 안정성이 떨어지는 문제로 상업화가 어려운 발광소자의 한계를 개선하기 위해 연구진은 낮은 전하 밀도에서 높은 전하 밀도까지 전하량을 달리하여 양자점 내부로 들어가는 전하량의 변화가 양자점의 소자 특성과 어떻게 연관되는지 분석하였다. 그 결과 낮은 전하 밀도에서 높은 전하 밀도까지 전 영역대에 걸쳐, 두꺼운 껍질의 양자점이 높은 광자 변환 효율과 소자 구동 안정성을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 활용해 적색 발광소자를 개발했고 개발된 소자는 높은 전하 밀도에서도 뛰어난 안정성과 현재까지 보고된 소자 중 세계 최대 밝기인 10만 nit(니트) 밝기를 구현했다. 현재까지 양자점을 활용하여 개발된 발광소자는 색순도가 높은 장점이 있지만, 실제 디스플레이 제품에 쓰이는 밝기 영역에서는 효율이 비교적 낮고 안정성이 저하되는 등 상용화에 큰 어려움을 겪고 있었다. 본 연구를 바탕으로 양자점 구조에 따른 발광소자의 효율 문제 및 안정성 문제를 해결하여 차세대 디스플레이 및 조명등에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. KIST 배완기 박사는 “이번에 규명된 양자점 발광소자의 효율저하 원인을 해결하고, 또한 소자의 구동 안정성을 확보하면, 양자점 기반의 차세대 고색순도 디스플레이 및 고휘도 조명의 상용화를 앞당길 수 있을 것 보인다”며, “앞으로 높은 안정성을 지닌 양자점 소재 및 소자 구조 개발에 집중하여, 양자점 기반 기술의 상용화에 힘쓸 계획이다”고 말했다. 본 연구는 KIST 기관고유사업의 지원으로 추진되었다. (연구자)KIST 배완기 박사 <그림 1. KIST에서 개발된 고휘도, 고색순도 양자점 재료 구조 및 전자현미경 사진> <그림 2. 양자점 발광소자, (좌) 단면 현미경 사진 및 (우) 발광 사진>

궁극의 디스플레이‘양자점 발광소자’효율 변화의 원인 밝혀 - 효율 저하 원인 규명으로 저비용, 고색순도, 고휘도 양자점 발광소자 개발 앞당겨 - 높은 안정성에 세계 최대 밝기 구현, 차세대 디스플레이 및 조명에 적용 가능성 열어 국내 연구진이 에너지 효율이 높고 밝은데다 다양한 색상 구현이 가능해 궁극의 디스플레이로 각광받고 있는 ‘양자점 발광소자’의 효율에 영향을 미치는 핵심 요인을 밝혔다. 연구진은 발광소자의 발광층에서 발생하는 양자점들 사이의 에너지 전달 현상이 소자의 효율을 저하시킨다는 사실을 밝혔다. 뿐만 아니라, 이러한 에너지 전달 현상을 최소화하기 위해 연구진은 양자점의 구조를 변화시켰고 이를 바탕으로 적색 소자중 세계 최고 밝기를 지니는 고효율 양자점 발광소자를 제작하는데 성공했다. 이번에 개발된 기술은 차세대 고색순도 디스플레이 및 고휘도 조명등에 폭넓게 적용될 전망이다. 한국과학기술연구원(원장 이병권) 광전하이브리드연구센터의 배완기 박사팀은 한국과학기술원(KAIST) 이도창 교수팀 및 서울대학교 이창희 교수팀과의 공동연구로, 양자점간의 에너지 전달현상이 최소화된 양자점 광원소재를 개발하였고, 이를 전계 발광소자에 적용하여 세계 최대 밝기를 보이는 고휘도, 고성능, 고색순도 양자점 발광소자를 개발하였다. 본 연구는 ‘Influence of Shell Thickness on the Performance of Light-Emitting Devices Based on CdSe/Zn1-XCdXS Core/Shell Heterostructured Quantum Dots’ 라는 제목으로 재료분야 과학전문지 ‘Advanced Materials'지 12월 17일호에 게재되었다. 양자점은 1-20나노미터(1 나노미터는 10억분의 1미터) 크기를 지니는 동그란 모양의 반도체 나노입자이다. 크기, 모양 및 조성에 따라 방출하는 빛의 파장이 손쉽게 조절되고, 높은 광효율 및 우수한 색순도를 지니고 있어, 차세대 디스플레이 및 조명 소재로 각광받고 있다. ‘양자점 전계 발광소자“는 디스플레이나 조명 같이 빛을 내는 제품을 만들기 위한 소자 내부에 양자점들을 필름 형태로 코팅하고 전기를 공급한 것이다. 양자점 소자의 효율을 규명하기 위해 연구진은 동일한 크기의 빛을 내는 양자점 코어(Core) 위에 다양한 두께를 가진 껍질층 (Shell)을 단계적으로 형성하였다. 이렇게 만들어진 다양한 양자점은 코어 크기가 동일하기 때문에 광학적 특성이 유사하지만, 그 껍질(Shell)의 두께 차이로 인해 에너지 전달 효율에 큰 차이를 지니게 된다. 얇은 두께의 껍질을 지니는 양자점 필름 내에서는 에너지 전달(Energy Transfer) 현상이 가속화되고 이는 급격한 광효율 저하 현상으로 이어졌다. 반면 두꺼운 껍질의 양자점은 코어 간 간격이 멀어지고 그에 따라 에너지 전달 현상이 감소하여 높은 필름 효율을 나타내는 것을 확인했다. 한편 높은 전하 밀도에서 안정성이 떨어지는 문제로 상업화가 어려운 발광소자의 한계를 개선하기 위해 연구진은 낮은 전하 밀도에서 높은 전하 밀도까지 전하량을 달리하여 양자점 내부로 들어가는 전하량의 변화가 양자점의 소자 특성과 어떻게 연관되는지 분석하였다. 그 결과 낮은 전하 밀도에서 높은 전하 밀도까지 전 영역대에 걸쳐, 두꺼운 껍질의 양자점이 높은 광자 변환 효율과 소자 구동 안정성을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 활용해 적색 발광소자를 개발했고 개발된 소자는 높은 전하 밀도에서도 뛰어난 안정성과 현재까지 보고된 소자 중 세계 최대 밝기인 10만 nit(니트) 밝기를 구현했다. 현재까지 양자점을 활용하여 개발된 발광소자는 색순도가 높은 장점이 있지만, 실제 디스플레이 제품에 쓰이는 밝기 영역에서는 효율이 비교적 낮고 안정성이 저하되는 등 상용화에 큰 어려움을 겪고 있었다. 본 연구를 바탕으로 양자점 구조에 따른 발광소자의 효율 문제 및 안정성 문제를 해결하여 차세대 디스플레이 및 조명등에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. KIST 배완기 박사는 “이번에 규명된 양자점 발광소자의 효율저하 원인을 해결하고, 또한 소자의 구동 안정성을 확보하면, 양자점 기반의 차세대 고색순도 디스플레이 및 고휘도 조명의 상용화를 앞당길 수 있을 것 보인다”며, “앞으로 높은 안정성을 지닌 양자점 소재 및 소자 구조 개발에 집중하여, 양자점 기반 기술의 상용화에 힘쓸 계획이다”고 말했다. 본 연구는 KIST 기관고유사업의 지원으로 추진되었다. (연구자)KIST 배완기 박사 <그림 1. KIST에서 개발된 고휘도, 고색순도 양자점 재료 구조 및 전자현미경 사진> <그림 2. 양자점 발광소자, (좌) 단면 현미경 사진 및 (우) 발광 사진>

KIST 경영성과계획서(2014~2017)

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)과 경희대학교(총장 조인원)가 12월 17일(수) KIST 서울 홍릉 본원에서 포괄 협력 협정을 체결했다. KIST와 경희대는 과학기술 인재양성과 산학연 동반성장을 위해 교육·연구 등 학술분야 전반에 걸쳐 협력을 강화하고, 융합적 문제해결 능력을 겸비한 과학기술인재 육성을 위해 대학원 과정으로 ‘융합과학기술학과’를 설치하기로 했다고 밝혔다. KIST는 1990년부터 고려대를 시작으로 국내 15개 대학과 학연협정을 체결하여 그 동안 약 2,000여명의 고급 과학기술인력을 배출한 바 있다. KIST 이병권 원장은 “이번 협정체결을 계기로 경희대학교와 공동으로 융합적 문제해결 능력을 겸비한 창조적 과학기술인재를 육성하여 국가과학기술발전에 기여하고 아울러 창조경제 확산에 일조하겠다”고 밝혔다.

건강보조품 타우린, 알츠하이머병 치료 효과 밝혀 - KIST 뇌과학연구소 타우린의 알츠하이머병 치료 효능 증명 - 식음료 통해 섭취가능한 타우린으로 인지 능력을 정상 수준으로 회복 - 알츠하이머병의 원인 단백질 억제하고 기억 담당 뇌세포를 활성화 고령화 시대 대표적 질환인 알츠하이머병은 치매의 60~80%를 차지할 정도로 치매 중 가장 흔한 퇴행성 뇌 질환이다. 그러나 치료 방법이 없어 약 10년여에 걸쳐 진행되는 투병기간동안 증상이 악화되어 결국 사망에 이르게 된다. 알츠하이머 치료제 개발은 오랜 치료기간동안 약물 투약이 필요하기 때문에, 쉽게 섭취할 수 있고 부작용이 적으며 체내에 들어갔을 때 안정성이 뛰어나야 한다. KIST 연구진이 건강보조품에 함유되어 있는 타우린이 알츠하이머병 치료에 도움이 된다는 것을 밝혔다. 타우린과 알츠하이머병의 관계를 밝힌 것은 세계적으로 처음 발견된 사실이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 뇌과학연구소 김영수 박사 연구팀은 경구로 투약한 타우린이 알츠하이머병을 유발하는 베타아밀로이드 단백질을 억제하고 인지 기능을 담당하는 뇌 부위의 신경교세포를 활성화하여 기억력 감퇴와 인지능력 저하 등의 경증 치매 증상을 치료할 수 있다고 밝혔다. 타우린은 항산화활성, 피로회복 및 혈압안정에 효과가 있다고 알려진 물질로 어폐류나 자양강장제와 같은 식음료로 손쉽게 섭취가 가능하다. 연구 결과는 ‘Scientific Reports’ 12월 13일 ‘Taurine in drinking water recovers learning and memory in the adult APP/PS1 mouse model of Alzheimer’s disease’라는 제목으로 게재되었다. 연구팀은 알츠하이머병의 원인 단백질로 알려진 베타아밀로이드와 다양한 신경전달물질 간의 상호 반응을 조사했고, 뇌에 고농도로 존재하는 타우린이 베타아밀로이드를 직접적으로 조절한다는 연구김결과를 도출했다. 이 결과를 바탕으로 식수에 매일 30mg의 타우린을 녹인 후 알츠하이머병에 걸린 생쥐에게 3개월간 먹인 후 뇌기능의 변화를 관찰했다. 그 결과 미로찾기(Y-maze)와 수동회피 반응(passive avoidance)* 시험에서 타우린을 섭취한 알츠하이머 마우스의 인지 기능이 정상 수준으로 회복됨을 확인하였다. 또한 알츠하이머병이 진행되면 나타나는 증상인 대뇌의 피질 염증이 줄어들었을 뿐 아니라, 뇌의 해마부위에서 나오는 베타아밀로이드 양도 줄어들어 기억력과 연관이 높은 신경교세포가 활성화된다는 것을 확인할 수 있었다. ※ 미로찾기(Y-maze)와 수동회피 반응(Passive Avoidance, 전기 충격을 주고 다음날 기억여부를 검사하는 시험): 생쥐의 기억력과 학습력을 검사하는 데 일반적으로 쓰이는 테스트 기법 주목할 만한 특징은 타우린의 뇌 기능 개선 효과가 알츠하이머병에 선택성을 보인다는 점이다. 기존에 쓰이던 알츠하이머 치료 약물이 정상적인 생쥐에게는 비이상적 뇌 기능을 유발했던 점과 달리 타우린은 정상 생쥐에게는 비이상적 뇌 기능을 유도하지 않았다. 타우린이 가진 추가적 장점은 타우린이 뇌의 혈관장벽으로 투과되기 쉬워 경구로 섭취해도 뇌에서 흡수가 잘 되는 물질이라는 점이다. 이런 이유로 별도의 복잡한 투약절차없이 식수 등 음식으로 타우린을 섭취해도 효과가 높다. 타우린은 인체에 무해할 뿐 아니라, 이미 피로 회복, 항산화 작용, 중추신경 발달 등의 효능이 알려져 있어 다양한 건강보조식품에 함유되어 있다. 간질환 및 심장 질환을 치료하는 약물로도 쓰이고 있어 손쉽게 섭취가 가능하다. 이번 연구 결과를 토대로 김영수 박사 연구팀은 타우린의 화학 구조를 변형하여 약효가 증진된 신물질을 합성해 알츠하이머병을 근원적으로 치료할 수 있는 신약을 개발할 예정이다. 또한 김박사 팀이 별도로 진행하고 있는 알츠하이머병 혈액기반 진단시스템 개발 사업과 연계하여 알츠하이머병의 진단과 치료 두 마리 토끼를 모두 잡는다는 계획이다. 본 연구는 KIST 뇌과학연구소 플래그쉽사업의 일환으로 추진되었으며 미국 MIT 대학 및 과학기술연합대학원대학교(UST)의 인턴쉽사업의 지원으로 수행되었다. KIST 김영수 박사는 “이번에 발견한 타우린의 알츠하이머병 치료 효능을 신약 개발에 적용하면 인체 친화적이고 부작용이 없으며 효능이 우수한 치료제를 개발할 수 있을 것으로 보인다”며, “본 연구의 결과를 토대로 알츠하이머병의 병리학적 원인 규명 및 근원적 치료제 개발 연구에 더욱 박차를 가할 예정”이라고 말했다. <관련자료> KIST 뇌과학연구소 김영수 박사 <그림1 > 타우린에 의한 알츠하이머병 치료 효과 알츠하이머병이 유발된 유전자이식 마우스에 타우린을 투약한 결과 인지 기능 행동 시험에서 기억력과 학습능력이 정상 수준으로 회복 되었음. <그림 3> 타우린에 의한 기억 담당 뇌부위(해마)의 신경교세포 활성화. 정상 마우스(좌)과 타우린 투약한 알츠하이머 마우스(우) 타우린을 섭취하여 인지 기능이 정상 수준으로 회복된 알츠하이머 유전자이식 마우스의 신경교세포가 활성화 되어있음.

건강보조품 타우린, 알츠하이머병 치료 효과 밝혀 - KIST 뇌과학연구소 타우린의 알츠하이머병 치료 효능 증명 - 식음료 통해 섭취가능한 타우린으로 인지 능력을 정상 수준으로 회복 - 알츠하이머병의 원인 단백질 억제하고 기억 담당 뇌세포를 활성화 고령화 시대 대표적 질환인 알츠하이머병은 치매의 60~80%를 차지할 정도로 치매 중 가장 흔한 퇴행성 뇌 질환이다. 그러나 치료 방법이 없어 약 10년여에 걸쳐 진행되는 투병기간동안 증상이 악화되어 결국 사망에 이르게 된다. 알츠하이머 치료제 개발은 오랜 치료기간동안 약물 투약이 필요하기 때문에, 쉽게 섭취할 수 있고 부작용이 적으며 체내에 들어갔을 때 안정성이 뛰어나야 한다. KIST 연구진이 건강보조품에 함유되어 있는 타우린이 알츠하이머병 치료에 도움이 된다는 것을 밝혔다. 타우린과 알츠하이머병의 관계를 밝힌 것은 세계적으로 처음 발견된 사실이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 뇌과학연구소 김영수 박사 연구팀은 경구로 투약한 타우린이 알츠하이머병을 유발하는 베타아밀로이드 단백질을 억제하고 인지 기능을 담당하는 뇌 부위의 신경교세포를 활성화하여 기억력 감퇴와 인지능력 저하 등의 경증 치매 증상을 치료할 수 있다고 밝혔다. 타우린은 항산화활성, 피로회복 및 혈압안정에 효과가 있다고 알려진 물질로 어폐류나 자양강장제와 같은 식음료로 손쉽게 섭취가 가능하다. 연구 결과는 ‘Scientific Reports’ 12월 13일 ‘Taurine in drinking water recovers learning and memory in the adult APP/PS1 mouse model of Alzheimer’s disease’라는 제목으로 게재되었다. 연구팀은 알츠하이머병의 원인 단백질로 알려진 베타아밀로이드와 다양한 신경전달물질 간의 상호 반응을 조사했고, 뇌에 고농도로 존재하는 타우린이 베타아밀로이드를 직접적으로 조절한다는 연구김결과를 도출했다. 이 결과를 바탕으로 식수에 매일 30mg의 타우린을 녹인 후 알츠하이머병에 걸린 생쥐에게 3개월간 먹인 후 뇌기능의 변화를 관찰했다. 그 결과 미로찾기(Y-maze)와 수동회피 반응(passive avoidance)* 시험에서 타우린을 섭취한 알츠하이머 마우스의 인지 기능이 정상 수준으로 회복됨을 확인하였다. 또한 알츠하이머병이 진행되면 나타나는 증상인 대뇌의 피질 염증이 줄어들었을 뿐 아니라, 뇌의 해마부위에서 나오는 베타아밀로이드 양도 줄어들어 기억력과 연관이 높은 신경교세포가 활성화된다는 것을 확인할 수 있었다. ※ 미로찾기(Y-maze)와 수동회피 반응(Passive Avoidance, 전기 충격을 주고 다음날 기억여부를 검사하는 시험): 생쥐의 기억력과 학습력을 검사하는 데 일반적으로 쓰이는 테스트 기법 주목할 만한 특징은 타우린의 뇌 기능 개선 효과가 알츠하이머병에 선택성을 보인다는 점이다. 기존에 쓰이던 알츠하이머 치료 약물이 정상적인 생쥐에게는 비이상적 뇌 기능을 유발했던 점과 달리 타우린은 정상 생쥐에게는 비이상적 뇌 기능을 유도하지 않았다. 타우린이 가진 추가적 장점은 타우린이 뇌의 혈관장벽으로 투과되기 쉬워 경구로 섭취해도 뇌에서 흡수가 잘 되는 물질이라는 점이다. 이런 이유로 별도의 복잡한 투약절차없이 식수 등 음식으로 타우린을 섭취해도 효과가 높다. 타우린은 인체에 무해할 뿐 아니라, 이미 피로 회복, 항산화 작용, 중추신경 발달 등의 효능이 알려져 있어 다양한 건강보조식품에 함유되어 있다. 간질환 및 심장 질환을 치료하는 약물로도 쓰이고 있어 손쉽게 섭취가 가능하다. 이번 연구 결과를 토대로 김영수 박사 연구팀은 타우린의 화학 구조를 변형하여 약효가 증진된 신물질을 합성해 알츠하이머병을 근원적으로 치료할 수 있는 신약을 개발할 예정이다. 또한 김박사 팀이 별도로 진행하고 있는 알츠하이머병 혈액기반 진단시스템 개발 사업과 연계하여 알츠하이머병의 진단과 치료 두 마리 토끼를 모두 잡는다는 계획이다. 본 연구는 KIST 뇌과학연구소 플래그쉽사업의 일환으로 추진되었으며 미국 MIT 대학 및 과학기술연합대학원대학교(UST)의 인턴쉽사업의 지원으로 수행되었다. KIST 김영수 박사는 “이번에 발견한 타우린의 알츠하이머병 치료 효능을 신약 개발에 적용하면 인체 친화적이고 부작용이 없으며 효능이 우수한 치료제를 개발할 수 있을 것으로 보인다”며, “본 연구의 결과를 토대로 알츠하이머병의 병리학적 원인 규명 및 근원적 치료제 개발 연구에 더욱 박차를 가할 예정”이라고 말했다. <관련자료> KIST 뇌과학연구소 김영수 박사 <그림1 > 타우린에 의한 알츠하이머병 치료 효과 알츠하이머병이 유발된 유전자이식 마우스에 타우린을 투약한 결과 인지 기능 행동 시험에서 기억력과 학습능력이 정상 수준으로 회복 되었음. <그림 3> 타우린에 의한 기억 담당 뇌부위(해마)의 신경교세포 활성화. 정상 마우스(좌)과 타우린 투약한 알츠하이머 마우스(우) 타우린을 섭취하여 인지 기능이 정상 수준으로 회복된 알츠하이머 유전자이식 마우스의 신경교세포가 활성화 되어있음.

건강보조품 타우린, 알츠하이머병 치료 효과 밝혀 - KIST 뇌과학연구소 타우린의 알츠하이머병 치료 효능 증명 - 식음료 통해 섭취가능한 타우린으로 인지 능력을 정상 수준으로 회복 - 알츠하이머병의 원인 단백질 억제하고 기억 담당 뇌세포를 활성화 고령화 시대 대표적 질환인 알츠하이머병은 치매의 60~80%를 차지할 정도로 치매 중 가장 흔한 퇴행성 뇌 질환이다. 그러나 치료 방법이 없어 약 10년여에 걸쳐 진행되는 투병기간동안 증상이 악화되어 결국 사망에 이르게 된다. 알츠하이머 치료제 개발은 오랜 치료기간동안 약물 투약이 필요하기 때문에, 쉽게 섭취할 수 있고 부작용이 적으며 체내에 들어갔을 때 안정성이 뛰어나야 한다. KIST 연구진이 건강보조품에 함유되어 있는 타우린이 알츠하이머병 치료에 도움이 된다는 것을 밝혔다. 타우린과 알츠하이머병의 관계를 밝힌 것은 세계적으로 처음 발견된 사실이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 뇌과학연구소 김영수 박사 연구팀은 경구로 투약한 타우린이 알츠하이머병을 유발하는 베타아밀로이드 단백질을 억제하고 인지 기능을 담당하는 뇌 부위의 신경교세포를 활성화하여 기억력 감퇴와 인지능력 저하 등의 경증 치매 증상을 치료할 수 있다고 밝혔다. 타우린은 항산화활성, 피로회복 및 혈압안정에 효과가 있다고 알려진 물질로 어폐류나 자양강장제와 같은 식음료로 손쉽게 섭취가 가능하다. 연구 결과는 ‘Scientific Reports’ 12월 13일 ‘Taurine in drinking water recovers learning and memory in the adult APP/PS1 mouse model of Alzheimer’s disease’라는 제목으로 게재되었다. 연구팀은 알츠하이머병의 원인 단백질로 알려진 베타아밀로이드와 다양한 신경전달물질 간의 상호 반응을 조사했고, 뇌에 고농도로 존재하는 타우린이 베타아밀로이드를 직접적으로 조절한다는 연구김결과를 도출했다. 이 결과를 바탕으로 식수에 매일 30mg의 타우린을 녹인 후 알츠하이머병에 걸린 생쥐에게 3개월간 먹인 후 뇌기능의 변화를 관찰했다. 그 결과 미로찾기(Y-maze)와 수동회피 반응(passive avoidance)* 시험에서 타우린을 섭취한 알츠하이머 마우스의 인지 기능이 정상 수준으로 회복됨을 확인하였다. 또한 알츠하이머병이 진행되면 나타나는 증상인 대뇌의 피질 염증이 줄어들었을 뿐 아니라, 뇌의 해마부위에서 나오는 베타아밀로이드 양도 줄어들어 기억력과 연관이 높은 신경교세포가 활성화된다는 것을 확인할 수 있었다. ※ 미로찾기(Y-maze)와 수동회피 반응(Passive Avoidance, 전기 충격을 주고 다음날 기억여부를 검사하는 시험): 생쥐의 기억력과 학습력을 검사하는 데 일반적으로 쓰이는 테스트 기법 주목할 만한 특징은 타우린의 뇌 기능 개선 효과가 알츠하이머병에 선택성을 보인다는 점이다. 기존에 쓰이던 알츠하이머 치료 약물이 정상적인 생쥐에게는 비이상적 뇌 기능을 유발했던 점과 달리 타우린은 정상 생쥐에게는 비이상적 뇌 기능을 유도하지 않았다. 타우린이 가진 추가적 장점은 타우린이 뇌의 혈관장벽으로 투과되기 쉬워 경구로 섭취해도 뇌에서 흡수가 잘 되는 물질이라는 점이다. 이런 이유로 별도의 복잡한 투약절차없이 식수 등 음식으로 타우린을 섭취해도 효과가 높다. 타우린은 인체에 무해할 뿐 아니라, 이미 피로 회복, 항산화 작용, 중추신경 발달 등의 효능이 알려져 있어 다양한 건강보조식품에 함유되어 있다. 간질환 및 심장 질환을 치료하는 약물로도 쓰이고 있어 손쉽게 섭취가 가능하다. 이번 연구 결과를 토대로 김영수 박사 연구팀은 타우린의 화학 구조를 변형하여 약효가 증진된 신물질을 합성해 알츠하이머병을 근원적으로 치료할 수 있는 신약을 개발할 예정이다. 또한 김박사 팀이 별도로 진행하고 있는 알츠하이머병 혈액기반 진단시스템 개발 사업과 연계하여 알츠하이머병의 진단과 치료 두 마리 토끼를 모두 잡는다는 계획이다. 본 연구는 KIST 뇌과학연구소 플래그쉽사업의 일환으로 추진되었으며 미국 MIT 대학 및 과학기술연합대학원대학교(UST)의 인턴쉽사업의 지원으로 수행되었다. KIST 김영수 박사는 “이번에 발견한 타우린의 알츠하이머병 치료 효능을 신약 개발에 적용하면 인체 친화적이고 부작용이 없으며 효능이 우수한 치료제를 개발할 수 있을 것으로 보인다”며, “본 연구의 결과를 토대로 알츠하이머병의 병리학적 원인 규명 및 근원적 치료제 개발 연구에 더욱 박차를 가할 예정”이라고 말했다. <관련자료> KIST 뇌과학연구소 김영수 박사 <그림1 > 타우린에 의한 알츠하이머병 치료 효과 알츠하이머병이 유발된 유전자이식 마우스에 타우린을 투약한 결과 인지 기능 행동 시험에서 기억력과 학습능력이 정상 수준으로 회복 되었음. <그림 3> 타우린에 의한 기억 담당 뇌부위(해마)의 신경교세포 활성화. 정상 마우스(좌)과 타우린 투약한 알츠하이머 마우스(우) 타우린을 섭취하여 인지 기능이 정상 수준으로 회복된 알츠하이머 유전자이식 마우스의 신경교세포가 활성화 되어있음.

건강보조품 타우린, 알츠하이머병 치료 효과 밝혀 - KIST 뇌과학연구소 타우린의 알츠하이머병 치료 효능 증명 - 식음료 통해 섭취가능한 타우린으로 인지 능력을 정상 수준으로 회복 - 알츠하이머병의 원인 단백질 억제하고 기억 담당 뇌세포를 활성화 고령화 시대 대표적 질환인 알츠하이머병은 치매의 60~80%를 차지할 정도로 치매 중 가장 흔한 퇴행성 뇌 질환이다. 그러나 치료 방법이 없어 약 10년여에 걸쳐 진행되는 투병기간동안 증상이 악화되어 결국 사망에 이르게 된다. 알츠하이머 치료제 개발은 오랜 치료기간동안 약물 투약이 필요하기 때문에, 쉽게 섭취할 수 있고 부작용이 적으며 체내에 들어갔을 때 안정성이 뛰어나야 한다. KIST 연구진이 건강보조품에 함유되어 있는 타우린이 알츠하이머병 치료에 도움이 된다는 것을 밝혔다. 타우린과 알츠하이머병의 관계를 밝힌 것은 세계적으로 처음 발견된 사실이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 뇌과학연구소 김영수 박사 연구팀은 경구로 투약한 타우린이 알츠하이머병을 유발하는 베타아밀로이드 단백질을 억제하고 인지 기능을 담당하는 뇌 부위의 신경교세포를 활성화하여 기억력 감퇴와 인지능력 저하 등의 경증 치매 증상을 치료할 수 있다고 밝혔다. 타우린은 항산화활성, 피로회복 및 혈압안정에 효과가 있다고 알려진 물질로 어폐류나 자양강장제와 같은 식음료로 손쉽게 섭취가 가능하다. 연구 결과는 ‘Scientific Reports’ 12월 13일 ‘Taurine in drinking water recovers learning and memory in the adult APP/PS1 mouse model of Alzheimer’s disease’라는 제목으로 게재되었다. 연구팀은 알츠하이머병의 원인 단백질로 알려진 베타아밀로이드와 다양한 신경전달물질 간의 상호 반응을 조사했고, 뇌에 고농도로 존재하는 타우린이 베타아밀로이드를 직접적으로 조절한다는 연구김결과를 도출했다. 이 결과를 바탕으로 식수에 매일 30mg의 타우린을 녹인 후 알츠하이머병에 걸린 생쥐에게 3개월간 먹인 후 뇌기능의 변화를 관찰했다. 그 결과 미로찾기(Y-maze)와 수동회피 반응(passive avoidance)* 시험에서 타우린을 섭취한 알츠하이머 마우스의 인지 기능이 정상 수준으로 회복됨을 확인하였다. 또한 알츠하이머병이 진행되면 나타나는 증상인 대뇌의 피질 염증이 줄어들었을 뿐 아니라, 뇌의 해마부위에서 나오는 베타아밀로이드 양도 줄어들어 기억력과 연관이 높은 신경교세포가 활성화된다는 것을 확인할 수 있었다. ※ 미로찾기(Y-maze)와 수동회피 반응(Passive Avoidance, 전기 충격을 주고 다음날 기억여부를 검사하는 시험): 생쥐의 기억력과 학습력을 검사하는 데 일반적으로 쓰이는 테스트 기법 주목할 만한 특징은 타우린의 뇌 기능 개선 효과가 알츠하이머병에 선택성을 보인다는 점이다. 기존에 쓰이던 알츠하이머 치료 약물이 정상적인 생쥐에게는 비이상적 뇌 기능을 유발했던 점과 달리 타우린은 정상 생쥐에게는 비이상적 뇌 기능을 유도하지 않았다. 타우린이 가진 추가적 장점은 타우린이 뇌의 혈관장벽으로 투과되기 쉬워 경구로 섭취해도 뇌에서 흡수가 잘 되는 물질이라는 점이다. 이런 이유로 별도의 복잡한 투약절차없이 식수 등 음식으로 타우린을 섭취해도 효과가 높다. 타우린은 인체에 무해할 뿐 아니라, 이미 피로 회복, 항산화 작용, 중추신경 발달 등의 효능이 알려져 있어 다양한 건강보조식품에 함유되어 있다. 간질환 및 심장 질환을 치료하는 약물로도 쓰이고 있어 손쉽게 섭취가 가능하다. 이번 연구 결과를 토대로 김영수 박사 연구팀은 타우린의 화학 구조를 변형하여 약효가 증진된 신물질을 합성해 알츠하이머병을 근원적으로 치료할 수 있는 신약을 개발할 예정이다. 또한 김박사 팀이 별도로 진행하고 있는 알츠하이머병 혈액기반 진단시스템 개발 사업과 연계하여 알츠하이머병의 진단과 치료 두 마리 토끼를 모두 잡는다는 계획이다. 본 연구는 KIST 뇌과학연구소 플래그쉽사업의 일환으로 추진되었으며 미국 MIT 대학 및 과학기술연합대학원대학교(UST)의 인턴쉽사업의 지원으로 수행되었다. KIST 김영수 박사는 “이번에 발견한 타우린의 알츠하이머병 치료 효능을 신약 개발에 적용하면 인체 친화적이고 부작용이 없으며 효능이 우수한 치료제를 개발할 수 있을 것으로 보인다”며, “본 연구의 결과를 토대로 알츠하이머병의 병리학적 원인 규명 및 근원적 치료제 개발 연구에 더욱 박차를 가할 예정”이라고 말했다. <관련자료> KIST 뇌과학연구소 김영수 박사 <그림1 > 타우린에 의한 알츠하이머병 치료 효과 알츠하이머병이 유발된 유전자이식 마우스에 타우린을 투약한 결과 인지 기능 행동 시험에서 기억력과 학습능력이 정상 수준으로 회복 되었음. <그림 3> 타우린에 의한 기억 담당 뇌부위(해마)의 신경교세포 활성화. 정상 마우스(좌)과 타우린 투약한 알츠하이머 마우스(우) 타우린을 섭취하여 인지 기능이 정상 수준으로 회복된 알츠하이머 유전자이식 마우스의 신경교세포가 활성화 되어있음.

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