국내 연구진이 라만 분광법과 인공지능(AI) 기술을 활용해 급성 신장손상을 정확하고 신속하게 진단할 수 있는 기술을 개발해냈다.
울산의대 서울아산병원은 융합의학과 김준기 교수팀이 바이오마커 검출법인 표면 증강 라만 분광법(Surface-Enhanced Raman Spectroscopy)과 인공지능 기반의 통계처리 기법을 이용해 급성 신부전을 평가하는데 성공했다고 최근 밝혔다.
이번 연구는 미국화학학회가 발간하는 화학분석학 분야 세계적 권위지인 ‘애널리티컬 케미스트리(Analytical Chemistry, 피인용지수 8.008)’ 최신호에 게재됐다.
라만분광학이란, 분광분석기법의 일종으로 조직 성분의 미세한 화학구조 정보까지 제공해 조직학적 진단이 가능한 비파괴 광학 진단기술이다.
최근에는 나노 기술과 라만분광 기술을 융합한 비표지 기반의 표면 증강 라만 분광법(이하 ‘SERS’)이 개발되면서 진단응용 범위가 더욱 확장되고 있다.
연구팀은 신장 허혈로 급성 신장손상이 발생한 쥐에게 혈액과 소변을 채취한 후 진단검사와 병리검사를 진행해 신장기능 및 손상 정도를 확인했다.
이어서 금-산화아연(Au-ZnO) 나노 기둥으로 표면이 강화된 라만 센싱 칩 위에 쥐의 혈액과 소변을 올려놓고 SERS를 이용해 라만효과를 중폭시켜 신호를 얻었다.
혈액과 소변 SERS 분석 결과, 급성 신장손상 진단을 위한 신장기능 평가에 사용될 수 있는 바이오마커가 페닌알라닌(Phe), 티로신(Tyr) 등으로 검출됐다.
연구팀은 아미노 III형과 달리 페닌알라닌과 티로신이 신장기능을 평가할 수 있는 인자임을 확인했으며, 라만신호 영역을 더 크게 사용하자 평가 정확도가 향상된 점을 발견할 수 있었다.
또한 혈액과 소변에서 99.3%, 99.9% 정확도로 신장기능 평가가 가능하다는 사실을 확인했다.
김준기 융합의학과 교수는 “머신러닝 분석 알고리즘을 이용해 혈액과 소변에 있는 SERS 바이오마커를 신장기능 이상 진단기준으로 사용할 수 있음을 확인했다"며 "향후 급성 신장손상 진단에 사용이 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다.
한해진 기자 (
