"1. 1차년도
- 연구개발 내용 1: 탐색 임상연구 원내 IRB 승인 획득
- 연구개발 내용 2: 탐색 임상연구 식약처 승인 획득
- 연구개발 내용 3: 탐색 임상연구 치매 고위험군 연구대상자 모집
- 연구개발 내용 4: 기본 프로토콜 설정
- 연구개발 내용 5: tDCS 프로토콜 방법론
- 연구개발 내용 6: tDCS 효과 작용 기전 연구
- 연구개발 내용 7: 알츠하이머병 동물모델(설치류/영장류) 뇌 조직분할 템플릿 및 기법 개발 (인공지능 적용)
- 연구개발 내용 8: tDCS 전계분포 시뮬레이션을 위한 설치류/영장류 뇌 모델링 및 시뮬레이션 기술 개발
2. 2차 년도
- 연구개발 내용 1: 탐색 임상을 통한 최적 자극 위치 확인
- 연구개발 내용 2: 탐색 임상을 통한 최적 자극 기간 확인
- 연구개발 내용 3: 탐색 임상연구 수행 중 유해 사건 관리 및 대응
- 연구개발 내용 4: tDCS 적용 시 마우스 뇌의 뇌파변화 분석
- 연구개발 내용 5: tDCS 적용 전후 조직병리적 변화 분석
- 연구개발 내용 6: 영장류의 tDCS 헤드기어 설계
- 연구개발 내용 7: 설치류 및 영장류 뇌 모델에서의 tDCS 자극 전계분포 시뮬레이션 및 분석
- 연구개발 내용 8: 환자 개인 맞춤 tDCS 헤드기어 설계
- 연구개발 내용 9: 베이지안 최적화(Bayesian Optimization) 기반의 자극최적화 기술 고도화
- 연구개발 내용 10: 개인 뇌 구조 맞춤형 tDCS 최적자극 가이드 소프트웨어 기능 고도화
- 연구개발 내용 11: 치매 고위험군 대상 tDCS 선행연구 체계적 문헌고찰
- 연구개발 내용 12: 치매 고위험군 대상 효과 크기 계산 및 전계장(E-field) 분포 상관관계 분석
3. 3차 년도
- 연구개발 내용 1: 위험⦁보호 인자를 고려한 고정밀 tDCS 장기 적용 임상연구 계획 수립
- 연구개발 내용 2: 뇌구조⦁물리적 특성을 고려한 고정밀 tDCS 장기 적용 임상연구 계획 수립
- 연구개발 내용 3: 치매 고위험군 대상 고정밀 tDCS 장기 적용 품목 허가 임상연구대상자 모집
- 연구개발 내용 4: 치매 위험⦁보호 인자 및 뇌구조⦁물리적 특성을 고려한 고정밀 tDCS 장기 적용 임상연구 원내 IRB 승인
- 연구개발 내용 5: 치매 위험⦁보호 인자 및 뇌구조⦁물리적 특성을 고려한 고정밀 tDCS 장기 적용 임상연구 식약처 승인
- 연구개발 내용 6: 치매 고위험군 대상 고정밀 tDCS 장기 적용 임상 연구 수행
- 연구개발 내용 7: 품목허가 임상연구 수행 중 유해 사건 관리 및 대응
- 연구개발 내용 8: tDCS 적용 시 마우스 뇌의 뇌파변화 분석
- 연구개발 내용 9: tDCS 적용 전후 조직병리적 변화 분석
4. 4차 년도
- 연구개발 내용 1: 치매 고위험군 대상 고정밀 tDCS 장기 적용 임상 연구 수행
- 연구개발 내용 2: 품목허가 임상연구 수행 중 유해 사건 관리 및 대응
- 연구개발 내용 3: tDCS 적용 시 마우스 뇌의 뇌파변화 분석
- 연구개발 내용 4: tDCS 적용 전후 조직병리적 변화 분석
5. 5차년도
- 연구개발 내용 1: 치매 위험⦁보호 인자를 고려한 고정밀 tDCS 장기 적용 최적 효과 확인
- 연구개발 내용 2: 뇌구조⦁물리적 특성을 고려한 고정밀 tDCS 장기 적용 최적 효과 확인
- 연구개발 내용 3: 치매 고위험군 대상 고정밀 tDCS의 안전성 유효성 검증 임상시험 결과 보고서 작성
- 연구개발 내용 4: 치매 고위험군 대상 고정밀 tDCS 의료기기 기술문서 작성
- 연구개발 내용 5: tDCS 적용 후 마우스 행동 특성 변화 분석
- 연구개발 내용 6: 알츠하이머병 치료의 분자적 작용기전 분석"
연구목표
"1. 연구의 최종목표
가. 설치류 동물 모델을 통해 아밀로이드⦁타우⦁염증 가설에 기반한 tDCS 작용 기전을 규명함.
나. 영장류 동물 모델을 통해 치매에 대한 tDCS 적용 프로토콜을 고도화함.
다. 치매 위험⦁보호인자 유무를 고려한 고정밀 tDCS 장기 적용이 치료 효과에 미치는 영향을 규명함.
라. 뇌구조, 물리적 특성을 고려한 고정밀 tDCS 장기 적용이 치료 효과에 미치는 영향을 규명함.
2. 연구개발과제의 연차(단계)별 목표
가. 1차 년도
(주관) 치매 고위험군 대상 tDCS 자극 위치⦁기간에 대한 탐색 임상연구 식약처 승인
(주관) 치매 고위험군 대상 tDCS 자극 위치⦁기간에 대한 탐색 임상연구 수행
(공동) 마우스 모델용 tDCS 시스템 구축
(공동) 설치류 및 영장류의 뇌 영상을 이용한 전계 계산 뇌모델 구축
나. 2차 년도
(주관) 치매 고위험군 대상 tDCS 자극 위치⦁기간에 대한 탐색 임상연구 수행 및 결과 분석
(공동) 아밀로이드 과다 발현 설치류 모델에서 치료효과 검증
(공동) 설치류 및 영장류의 tDCS 헤드기어 설계 및 자극으로 인한 전계 분포 분석
(공동) 자극 효율 위한 tDCS 자극전극 위치 최적화 기능 고도화
(공동) 치매 고위험군 대상 tDCS 치료 효과 메타 분석 수행
다. 3차 년도
(주관) 치매 고위험군 대상 고정밀 tDCS 장기 적용 임상연구 계획 수립
(주관⦁공동) 치매 고위험군 대상 고정밀 tDCS 장기 적용 품목 허가 임상연구 식약처 승인
(주관⦁공동) 치매 고위험군 대상 고정밀 tDCS 장기 적용 품목 허가 임상연구 수행
(공동) 아밀로이드⦁타우 결합 모델에서 tDCS의 치료효과 검증
라. 4차 년도
(주관⦁공동) 치매 고위험군 대상 고정밀 tDCS 장기 적용 품목 허가 임상연구 수행
(공동) 산발성 알츠하이머병 모델 마우스 구축 및 치료효과 검증
마. 5차 년도
(주관⦁공동) 치매 고위험군 대상 고정밀 tDCS 장기 적용 품목 허가 임상연구 수행 및 결과 분석
(주관) 치매 고위험군 대상 고정밀 tDCS 의료기기 품목 허가 신청
(공동) tDCS의 산발성 알츠하이머병 치료효과 검증 및 분자적 작용기전 분석"
기대효과
"1) 연구개발 성과의 활용방안
1. tDCS 치료에 대한 최적의 중개연구 플랫폼 구축 경험
가. 다양한 알츠하이머병 질환 설치류 모델 제작과 질환 평가 인프라를 활용한 치료 중재 방법의 안정성과 효능 평가 능력의 활용
(1) 알츠하이머병 치료에 대한 유효성, 안정성 평가를 위한 중개연구 플랫폼 구축 및 활용.
(2) 특히 유전자 변이와 대사성 손상 유발을 결합한 산발성 알츠하이머병 모델을 통해 다빈도로 발생하는 치매 유형을 반영한 중개연구를 가능하도록 함.
(3) 비정상적인 독성 단백질 축적이 동반되는 다양한 난치성 퇴행성 뇌질환을 효과적으로 치료하기 위한 치료 기술에 대한 중개연구 플랫폼 구축 및 활용.
(4) 장·단기적으로 변화하는 치매 동물모델의 분자생물학적, 유전자 발현 생체지표 및 뇌세포 단위, 신경망 단위 기능 변화, 인지, 우울, 불안 행동의 변화 양상에 대한 데이터를 축적하여 향후 유관 연구에 활용하도록 함.
2. 자극 시뮬레이션 기술 및 최적 자극 가이드 소프트웨어
가. 동물 모델 대상 뇌템플릿 제작 기술과 자극 시뮬레이션 기술 구현을 통해 치매 이외의 질환 모델에 대한 중개연구 수행의 고도화를 가능하게 함.
나. 치매 이외 신경퇴행성질환, 우울증 등 뇌자극치료의 대상이 되는 질환군 전반에 걸쳐서 뇌구조 및 물리적 특성의 개인별 차이를 고려한 최적자극전달을 가능하게 하여 뇌자극치료의 정밀의학적 접근을 가능하게 함.
3. 치매 위험·보호인자를 고려한 고정밀 tDCS 치료 기술
가. 정립된 치료 방법이 부재한 치매 고위험군 대상 치료 방법 구현.
나. 치매안심센터 등 지역사회 내 거점 센터를 중심으로 치매 고위험군 대상 tDCS 적용 확대: 인지기능 변화 및 치매 발병 위험도 변화 대규모 관찰.
다. 1차 의료기관 내 tDCS 규칙적 시행을 통한 지역 사회 내 치매 고위험군 경과 관리 도모.
라. 치매 이외의 신경퇴행성 질환 고위험 단계에서 조기 개입⦁예방 목적의 tDCS의 적용 확대.
2) 연구개발성과의 기대효과
1. 학문⦁기술 측면
가. 치매 고위험군에서 경두개 직류전기자극이 작용하는 신경생물학적 기전을 규명함.
나. 치매 고위험군에서 치매 위험인자 보유가 장⦁단기적으로 경두개 직류전기자극의 효과를 매개하는 구체적인 기전에 대한 규명.
다. 치매 분야의 뇌자극 원천 기술 도입: 치매 고위험군 대상 뇌자극 치료의 임상 효과 정립과 치매 예방의 신경생물학적 근거 확립을 통해 뇌자극 치료의 원천 기술을 확보함.
라. 치매 고위험군 대상 정밀의학 기반 뇌자극 치료의 도입: 치매 원인 물질 침착 및 고위험 유전자형 분석에 따른 개인 맞춤형 뇌자극 치료의 확립.
마. 신경퇴행성질환 전반에 대한 경두개 직류전기자극의 정밀의학 기반 적용 확대
2. 경제⦁산업적 측면
가. 치매로 인한 사회 경제적 비용 감소: 기존 방법 대비 저비용, 높은 접근성을 지녀 예방 치료로 적용 가능함. 치매의 예방을 통한 의료비 절감 및 환자와 보호자의 기능 상실로 인한 기회비용의 회복 (2018년 기준 1인당 연간 치매환자 관리비용: 2042만원, 보건복지부 치매노인실태조사).
나. 치매 발병이 5년 지연될 경우 20년 후 치매 유병률이 56% 수준으로 감소함.
다. 뇌자극 치료 관련 제조 및 서비스 분야에서의 지속적인 부가가치 창출.
라. 난치성 뇌질환에서의 진단 및 치료 도구 개발 및 관련 산업에서의 경제적 가치 창출."
연구개발성과
"1. 제품화
가. 본 기술의 제품군은 환자의 두뇌 구조를 고려하여 정밀 자극을 가이드하는 tES LAB, tES LAB에서 산출한 모델링 결과를 통해 3D printer로 제작하는 개인용 캡, 그리고 tDC 기기 세 가지를 결합한 뇌 정밀자극 플랫폼으로 제품화하고자 함.
2. 의료기기 품목허가 후, 급여화 전략(의료 행위 등재 등) 수립
가. 본 과제 종료 후, 치매 고위험군 환자 대상 고정밀 tDCS 치료를 ’의료행위’로 등재하기 위한 신의료기술평가 신청을 위하여 식약처 의료기기 임상시험 실시기관으로 인정받은 기관을 섭외하여 다기관, 무작위배정, 대규모 의료기기 임상시험을 진행할 예정임
나. 고정밀 tDCS 치료의 ’혁신성’과 치매 고위험군이라는 질환의 ’위험성’등을 고려하여, 신의료기술평가 신청 시 ’혁신의료기술평가’를 동시 신청할 계획임"
키워드
의료기기 연구개발정보 - 키워드 > 국문키워드, 영문키워드
국문키워드
알츠하이머병,
경두개직류전기자극,
경도인지장애,
정밀 의학,
고정밀 뇌자극
영문키워드
Alzheimers disease,
transcranial direct current stimulation,
mild cognitive impairment,
precision medicine,
high precision brain stimulation
