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KAIST, 혈액 기반 알츠하이머병 진단센서 개발
4종 바이오마커 동시 검출 민감도 90%·정확도 88.6% 달성
[ 2020년 01월 15일 19시 42분 ]
[데일리메디 고재우 기자] KAIST는 박찬범·스티브 박 신소재공학과 교수팀이 혈액으로 알츠하이머병을 진단할 수 있는 센서를 개발했다고 15일 밝혔다.
 
연구팀이 개발한 진단 센서를 활용해 혈액 내에 존재하는 베타-아밀로이드 및 타우 단백질 등 알츠하이머병과 관련된 4종의 바이오마커 농도를 측정·비교하면 민감도 90%·정확도 88.6%의 확률로 중증 알츠하이머 환자 구별이 가능하다.
 
알츠하이머병은 치매의 약 70%를 차지한다. 현재 전세계 65세 이상 인구 중 10% 넘게 이 질병으로 고통 받고 있다. 하지만 현재 진단 방법은 고가의 양전자단층촬영(PET) 또는 자기공명영상진단(MRI) 장비를 사용하기 때문에 저렴하면서도 정확한 진단 기술이 요구됐다.
 
KAIST 연구팀은 이번에 랑뮤어 블라젯(Langmuir-blodgett)라는 기술을 이용해 고밀도로 정렬한 탄소 나노튜브를 기반으로 한 고민감성 저항센서를 개발했다. 탄소 나노튜브를 고밀도로 정렬하게 되면 무작위 방향성을 가질 때 생성되는 접합 저항(Tube-totube junction resistance)을 최소화할 수 있어 분석물을 더 민감하게 검출할 수 있다.
 
실제로 고밀도 정렬된 탄소 나노튜브를 이용한 저항 센서는 기존에 개발된 탄소 나노튜브 기반의 바이오센서들 대비 100배 이상 높은 민감도를 보였다.
 
연구팀은 고밀도로 정렬된 탄소 나노튜브를 이용해 혈액에 존재하는 알츠하이머병의 바이오마커 4종류를 동시에 측정할 수 있는 저항 센서 칩을 제작했다. 알츠하이머병의 대표적인 바이오마커인 베타-아밀로이드 42, 베타-아밀로이드 40, 총-타우 단백질 및 과인산화 된 타우 단백질 등은 알츠하이머병의 병리와 직접적인 상관관계를 갖기 때문에 알츠하이머병 환자를 구별하는데 유용하다.
 
고밀도로 정렬된 탄소 나노튜브 기반 센서 칩을 이용해 실제 알츠하이머 환자와 정상인의 혈액 샘플 내 존재하는 40종의 바이오마커 농도를 측정 비교한 결과, 민감도와 선택성은 각각 90%·88.6% 정확도를 나타냈다. 더욱이 기존보다 측정방식이 간편하고, 제작비용도 저렴하다.
 
박 교수는 “이번 연구는 알츠하이머병으로 확정된 중증환자들을 대상으로 진행했다. 향후 실제 진료 환경에 활용하기 위해서는 경도인지장애 환자의 진단 가능성을 테스트 하는 것이 필요하다”며 “이를 위해 경도인지장애 코호트, 치매 코호트 등 범국가적 인프라 구축 및 국가 공공기관 연구 네트워크 구축 등이 필요하다”고 말했다.
 
한편 해당 연구 결과는 지난 1월 8일 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 온라인판에 게재됐다.
ko@dailymedi.com
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