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KAIST, 혈액 기반 알츠하이머병 진단센서 개발

머니투데이 대전=허재구 기자 2020.01.15 14:24
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4종의 바이오마커 동시 검출 민감도 90%, 정확도 88.6% 달성… 가격도 저렴



카이스트(KAIST) 신소재공학과 박찬범 교수와 스티브 박 교수 공동 연구팀은 혈액으로 알츠하이머병을 진단할 수 있는 센서를 개발했다고 15일 밝혔다.

연구팀이 개발한 이 센서를 활용, 혈액 내에 존재하는 베타-아밀로이드 및 타우 단백질 등 알츠하이머병과 관련한 4종의 바이오마커 농도를 측정·비교하면 민감도는 90%, 정확도 88.6%로 중증 알츠하이머 환자를 구별해 낼 수 있다.

때문에 현재 고가의 양전자 단층촬영(PET) 또는 자기공명영상진단(MRI) 장비를 사용해야만 하는 많은 환자들이 보다 저렴하면서도 정확한 진단을 받을 수 있을 것으로 기대된다.



혈액 내에 존재하는 총 4종의 바이오마커 농도를 측정해 알츠하이머병 환자를 구별하는 고밀도로 정렬된 카본 나노튜브 기반 저항 센서의 모식도와 진단 성능./자료제공=KAIST혈액 내에 존재하는 총 4종의 바이오마커 농도를 측정해 알츠하이머병 환자를 구별하는 고밀도로 정렬된 카본 나노튜브 기반 저항 센서의 모식도와 진단 성능./자료제공=KAIST


이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'의 1월 8일자 온라인판에 게재됐다.

연구팀은 '랑뮤어 블라젯'이라는 기술을 이용, 고밀도로 정렬한 탄소 나노튜브를 기반으로 한 고민감성의 저항 센서를 개발했다.

탄소 나노튜브를 고밀도로 정렬하게 되면 무작위의 방향성을 가질 때 생성되는 접합 저항을 최소화할 수 있어 분석물을 더 민감하게 검출할 수 있다.

실제로 고밀도로 정렬된 탄소 나노튜브를 이용한 저항 센서는 기존에 개발된 탄소 나노튜브 기반의 바이오센서들 대비 100배 이상의 높은 민감도를 보였다.

이어 고밀도로 정렬된 탄소 나노튜브를 이용해 혈액에 존재하는 알츠하이머병의 바이오마커 4종류를 동시에 측정할 수 있는 저항 센서 칩을 제작했다.

이들 바이오마커들은 알츠하이머병의 병리와 직접적인 상관관계를 가지고 있어 환자를 구별해 내는 데 매우 유용하다.

고밀도로 정렬된 탄소 나노튜브 기반 센서 칩을 이용해 실제 알츠하이머 환자와 정상인의 혈액 샘플 내에 존재하는 4종의 바이오마커 농도를 측정 하고 비교한 결과, 민감도와 선택성은 각각 90%, 그리고 88.6%의 정확도를 지녀 중증 알츠하이머 환자를 매우 정확하게 진단할 수 있음을 확인했다.


박찬범 교수는 "알츠하이머병은 현재 전 세계 65세 이상 인구 중 10% 이상이 고통을 받고 있는 질병인데 이번에 개발한 센서기술은 측정방식이 간편하고, 제작비용도 저렴해 매우 유용하게 활용될 수 있을 것" 이라고 말했다.

또 "이번 연구는 알츠하이머병으로 이미 확정된 중증환자들을 대상으로 진행한 것으로 향후 실제 진료 환경에 활용하기 위해서는 경도인지장애 환자의 진단 가능성을 테스트하는 것이 필요하다" 며 "이를 위해 경도인지장애 코호트, 치매 코호트 등의 범국가적인 인프라 구축 및 지원이 장기적으로 요구된다"고 덧붙였다.
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