뇌 질환 진단, 침 한 방울이면 끝…정확도 최대 98%

한국재료연구원(KIMS)은 소량 타액(침)만으로 간질, 파킨슨병, 조현병과 같은 주요 신경계 질환을 조기 진단할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다고 2일 밝혔다. 연구에는 박성규 바이오·헬스재료연구본부 책임연구원 연구팀과 정호상 고려대학교 교수팀 및 가톨릭대학교 의과대학이 참여했다. 연구성과는 재료과학 분야 국제 학술지 어드밴스드 머티리얼즈(IF=26.8)에 지난달 24일 게재됐다. 연구팀은 기존 혈액·뇌척수액 기반 고가·고위험 검사 방식 대신에 단순한 타액(침)을 이용해 단백질 구조 변화를 직접 탐지하는 '갈바닉 분자포집GME)-SERS 플랫폼'을 개발했다. 이 기술은 구리산화물-금(Au-CuO) 기반 나노 구조체 위에 단백질이 포집되는 과정에서 자연스레 형성되는 플라즈모닉 '핫스폿'을 활용했다. 플라즈모닉 핫스폿은 금속 나노구조 표면에서 레이저 조사 시 자유전자 진동이 강하게 유도되면서 전기장이 극도로 집중되고, 이로 인해 분자 라만 신호를 수백만 배 이상 증폭시키는 고전기장 집중 영역을 말한다. 박성규 책임연구원은 "매우 약한 생체 분자의 라만 신호를 최대 10억 배 이상 증폭시킨 것이 특징"이라며 "이 방법을 이용하면 기존 진단 기술로 측정이 어려웠던 단백질의 섬유화 여부(모노머 vs. 피브릴)를 고감도로 구별하는 게 가능하다"고 말했다. 연구팀은 성빈센트병원과 협력해 간질, 조현병, 파킨슨병 환자 총 44명과 건강대조군 23명의 타액을 분석했다. 그 결과, 이 플랫폼이 90% 이상, 최대 98%에 이르는 정확도로 질환을 분류할 수 있음을 확인했다. 박 책임은 "특히 전체 단백질 농도가 아닌, '단백질 구조 변화'라는 근본적 병리 지표를 기반으로 신경계 질환 차이를 판별할 수 있는 건 세계적으로도 드문 성과"라고 자평했다. 박 책임은 또 “고가 PET 촬영이나 뇌척수액 검사 없이 간편한 타액 분석만으로 뇌 질환 상태를 파악하는 시대가 열렸다”고 덧붙였다. 정호상 고려대학교 교수는 “비침습·저비용이라는 점에서 병원 외래는 물론, 가정용 진단 기기까지 확장될 수 있는 기술적 잠재력이 매우 크다”고 의미를 부여했다. 연구팀은 향후 기술 상용화를 위해 휴대형 라만 센서 기반 현장형 진단 장치 개발과 의료·생명과학 기업으로 기술이전 등을 추진할 계획이다. 연구는 한국재료연구원 기본사업 및 NST 글로벌 TOP 전략연구단 사업을 통해 수행됐다.