▲ (左부터) 재료연 바이오·헬스재료연구본부 이민영 박사와 고려대학교 정호상 교수, 재료연 박성규 박사가 소량의 타액만으로 신경계 질환을 조기에 진단할 수 있는 기술을 개발했다.

국내 연구진이 소량의 타액(침)만으로 간질, 파킨슨병, 조현병 등 주요 신경계 질환을 조기에 구별할 수 있는 혁신적인 진단 기술을 세계 최초로 개발했다. 고가의 영상 촬영이나 침습적 검사를 대체할 수 있는 비침습·저비용 진단 기술로, 향후 신경계 질환 조기 진단 패러다임 전환을 이끌 것으로 기대된다.

한국재료연구원(KIMS, 원장 최철진)은 바이오·헬스재료연구본부 박성규 박사 연구팀이 고려대학교 정호상 교수팀, 가톨릭대학교 의과대학 연구팀과 공동으로 타액 기반 신경계 질환 진단 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.

공동연구팀은 기존 혈액이나 뇌척수액을 활용한 고비용·고위험 검사 방식에서 벗어나, 타액 속 단백질의 구조 변화를 직접 탐지하는 ‘갈바닉 분자포집(Galvanic Molecular Entrapment, GME)-SERS 플랫폼’을 구현했다.

해당 기술은 구리산화물-금(Au-CuO) 기반 나노 구조체에서 단백질이 포집되는 과정 중 자연스럽게 형성되는 플라즈모닉 ‘핫스폿’을 활용해, 매우 미세한 생체 분자의 라만 신호를 최대 10억 배 이상 증폭시키는 것이 특징이다.

이를 통해 기존 진단 기술로는 구별이 어려웠던 단백질의 섬유화 상태, 즉 모노머와 피브릴 구조의 차이를 고감도로 판별할 수 있다. 이는 단순 농도 측정이 아닌, 질환의 근본적 병리 변화인 단백질 구조 변화를 직접 읽어내는 방식이라는 점에서 기술적 차별성이 크다.

연구팀은 성빈센트병원과 협력해 간질, 조현병, 파킨슨병 환자 44명과 건강 대조군 23명의 타액을 분석했다. 그 결과, 해당 플랫폼이 90% 이상, 최대 98%에 달하는 정확도로 질환을 분류할 수 있음을 확인했다. 전체 단백질 농도가 아닌 구조 변화만으로 서로 다른 신경계 질환을 구별한 사례는 세계적으로도 드문 성과로 평가된다.

연구팀은 앞으로 휴대형 라만 센서를 기반으로 한 현장형(Point-of-Care) 진단 장치 개발과 의료·생명과학 기업과의 기술이전을 추진할 계획이다.

박성규 한국재료연구원 책임연구원은 “고가의 PET 촬영이나 뇌척수액 검사 없이도 간편한 타액 분석만으로 뇌 질환 상태를 파악할 수 있는 길을 열었다”며 “세계 최고 권위의 학술지에 연구 결과가 게재되면서 기술의 원천성과 혁신성이 국제적으로 공식 인정받았다”고 말했다.

정호상 고려대 교수는 “비침습·저비용이라는 강점으로 병원 외래 진단은 물론, 향후 가정용 진단 기기까지 확장 가능성이 매우 크다”고 전했다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 지원을 받아 한국재료연구원 기본사업과 NST 글로벌 TOP 전략연구단 사업으로 수행됐으며, 연구 성과는 국제학술지 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials, IF 26.8)에 지난 1월 24일 온라인 게재됐다.