눈에 넣어 알츠하이머병을 조기 진단할 수 있는 형광 센서와 스마트폰 기반의 모니터링 기술이 개발됐다.
연세대 용인세브란스병원은 지용우 안과 교수와 함승주 연세대 화공생명공학과 교수팀이 최근 알츠하이머병 조기 진단을 위한 안구 삽입형 인공수정체 형광 센서와 이를 모니터링하는 스마트폰 기반 분석 기술을 개발해 장기 생체 효능을 검증했다고 22일 발표했다.
알츠하이머병은 뇌 속 특정 단백질이 비정상적으로 쌓여 신경염증 반응을 일으키고 점차 기억력 감퇴 등 인지 장애를 유발하는 질환이다. 한번 손상된 뇌는 되돌릴 수 없다. 조기 진단과 모니터링으로 질환 진행을 늦추는 게 최선의 치료법이다.
알츠하이머병을 진단할 땐 뇌척수액 생검 등 침습적 검사나 양전자 방출 단층 촬영(PET), 자기공명영상(MRI)기기 같은 고가 장비를 활용해야 한다. 반복적으로 모니터링하는 데 한계가 있었던 이유다.
연구팀은 안구액(방수)과 인공수정체를 이용해 알츠하이머병을 쉽게 모니터링할 수 있는 진단 플랫폼을 개발하기 위해 연구를 진행했다. 중추 신경계와 직접 연결된 눈에서 뇌질환 관련 단백질이 나올 가능성이 높다는 것과 알츠하이머병이 주로 생기는 노인의 백내장 수술에 인공수정체가 많이 쓰인다는 것을 고려해 플랫폼을 구성했다.
인공수정체 표면에 하이드로겔 센서를 붙여 안구액 안에서 알츠하이머병 연관 단백질에 반응해 형광 신호를 발현하도록 만들었다. 스마트폰을 활용해 인공수정체 센서의 형광 신호를 증폭하는 이미지 분석 기술도 개발했다.
연구팀은 센싱 성능을 검증하기 위해 다양한 실험을 진행했다. 이를 통해 인공수정체 센서의 형광 신호는 눈 속 방수와 유사한 시험관 내 환경에서 표적 단백질에 대해 4주간 점진적으로 증가하는 것을 확인했다. 돼지 안구 실험에선 센서가 생체의 눈 속에서 작동하고 장기적으로 생체 내 효능도 확보할 수 있었다.
지 교수는 "이번 연구를 통해 개발한 진단 센서는 알츠하이머병을 조기 진단할 수 있을 뿐 아니라 생체 안에서도 오랜기간 실시간으로 가시적 모니터링을 가능하게 했다는 점에서 의미가 있다"며 "앞으로 기술을 상용화하고 녹내장·황반변성 등 다른 안과 질환이나 전신질환에도 확장해 환자에게 도움되도록 지속 연구할 것"이라고 했다.
과학기술정보통신부 및 한국연구재단의 나노커넥트 사업과 나노소재 기술 개발 사업 지원을 받은 이번 연구 결과는 소재 연구 분야 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈' 최신호에 실렸다.
이지현 기자 bluesky@hankyung.com
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