'체액 한 방울'로 알츠하이머병 진단센서 개발…경희대·고려대 연구팀

알츠하이머병 유발 물질 펨토그램 수준까지 검출

완충용액·뇌척수액·혈장 내에서 베타아밀로이드와 타우 단백질의 검출 결과.(경희대 제공)/뉴스1

(서울=뉴스1) 정지형 기자 = 경희대학교 황교선 의과대학 교수 연구팀과 윤대성 고려대 바이오의공학과 교수 공동연구팀이 체액 한 방울로 알츠하이머병을 진단할 수 있는 나노바이오센서를 개발했다고 31일 밝혔다.

공통연구팀이 개발한 고감도 나노바이오센서는 그래핀 전계효과 트랜지스터를 이용해 혈액과 뇌척수액 내에 있는 알츠하이머병 유발 물질을 펨토그램(10^–15g) 수준까지 한 번에 검출할 수 있다.

알츠하이머병은 치매의 약 70%를 차지하는 가장 흔한 퇴행성 뇌질환이다. 신경퇴화와 유전적 요인으로 인해 비정상적으로 응집된 베타아밀로이드와 과인산화된 타우 단백질이 원인 물질로 알려져 있다.

알츠하이머병을 진단하는 방법은 신경심리학적 문답법이나 양전자단층촬영(PET)과 자기공명영상진단(MRI) 영상이 사용되지만 판단이 주관적이거나 비용이 비싼 문제가 있다.

하지만 최근 '미국 국립 노화연구소·알츠하이머 협회(NIA-AA)'에서 정한 알츠하이머병 진단 가이드라인에 체액의 베타아밀로이드와 타우 단백질 검출 여부가 중요한 정보로 포함됐다.

체액 내에 피코그램(10^–12g) 혹은 그 이하로 존재하는 바이오마커를 정확하게 분석해낼 수 있는 센서가 필요해진 이유다.

연구팀은 알츠하이머병 주요 원인 물질인 베타아밀로이드와 타우 단백질이 체액의 생리학적 환경에 따라 서로 다른 표면 전하 특성을 지닌다는 점에 착안해 '그래핀 기반 전계효과 트랜지스터 다중 검출 플랫폼'을 개발했다.


그래핀 전계효과 트랜지스터는 표면에 부탁된 생체물질의 표면전하가 양(+) 또는 음(-)의 성질을 갖게 되면 이에 따라 그래핀의 전기적 성질이 변화하는 방향으로 양 또는 음이 결정된다.

연구팀은 이를 이용해 뇌척수액과 혈액 내에서 펨토그램 수준에서 베타아밀로이드와 타우 단백질을 동시에 검출해내는 데 성공했다.

황 교수는 "이번 연구 결과를 기반으로 알츠하이머병의 위험도를 진단하는 임상연구를 진행 중이다"면서 "알츠하이머 관련 인자 검출만이 아니라 다른 질병 관련 임상 연구에도 기여할 것으로 전망한다"라고 말했다.

한편 이번 연구 결과는 바이오센서분야 권위지인 온라인판에 지난 8월15일 게재됐다.

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