한국표준과학연구원(KRISS)은 분자의 고유한 광학 신호를 수억 배 이상 증폭해 체액 속 극미량의 알츠하이머병 생체지표(바이오마커)를 정확히 검출하고 정량화하는 진단 플랫폼을 개발했다고 30일 밝혔다.

알츠하이머병은 뇌 신경세포가 점차 손상되면서 기억력·사고력 등 인지 기능이 서서히 저하되는 대표적 퇴행성 뇌 질환이다. 전 세계 치매의 약 60∼70%를 차지할 정도로 흔하지만, 아직 근본적 치료제가 없어 조기 진단과 지속적인 관리가 중요하다.

알츠하이머병은 현재 주로 PET(양전자방출 촬영)·MRI(자기공명영상) 등을 활용한 영상 장비로 진단한다. 다만 검진 비용이 1회당 100만원 이상으로 비싸고 질환이 일정 수준 이상 진행한 후에야 영상 관측이 가능해 발병 초기에는 감지가 어렵다.

이보다 간편한 체액 검사 방식은 정확도가 낮아 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다.

KRISS 의료융합측정그룹은 기존 체액 검사 방식보다 약 10만배 이상 더 민감하면서 여러 개의 생체지표를 정확히 구별해 정량적으로 측정할 수 있는 '표면증강 라만분광법(SERS) 기반 초고감도 다중 정량 검출 플랫폼'을 개발했다.

SERS는 빛이 분자와 만나 생기는 고유한 신호를 금속 나노구조로 크게 증폭해 극히 적은 양의 분자까지도 정확하게 검출하는 분석 기술이다.

연구진은 고유 ID를 부여한 다중 검출용 SERS 나노입자를 적용해 알츠하이머병과 밀접한 연관이 있는 생체지표로, 우리 뇌에 존재하는 펩타이드인 아밀로이드 베타(Aβ) 42와 40을 검출한 결과, 1천조분의 1그램 이하 수준의 극미량을 정량적으로 검출하는 데 성공했다.

민감도와 검출범위에서 세계 최고 수준의 다중 정량 검출 성능이다.

간단한 체액 검사만으로 생체지표들을 초고감도·고신뢰도로 정량 검출할 수 있어 기존 영상 진단법의 한계를 보완하고, 질병의 조기 진단과 치료 모니터링에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

유은아 책임연구원은 "이 플랫폼은 저비용으로 대량 생산이 가능하고, 다양한 생체지표에 유연하게 적용할 수 있다"며 "알츠하이머병뿐만 아니라 암, 뇌 질환, 감염병 등 다양한 질환의 조기·신속 체외 진단, 모니터링에 활용할 수 있어 범용성이 크고 상용화에 유리한 기술"이라고 말했다.

이번 연구성과는 분석 화학 분야 국제 학술지인 'Biosensors & Bioelectronics'에 게재됐다.