타액 기반 신경계 질환 진단 모식도.[한국재료연구원 제공]

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[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 소량의 타액(침)만으로, 간질, 파킨슨병, 조현병과 같은 주요 신경계 질환을 조기에 진단할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다.

한국재료연구원(KIMS) 바이오·헬스재료연구본부 박성규 박사 연구팀은 고려대학교 정호상 교수팀, 가톨릭대학교 의과대학 연구팀과 함께 침으로 뇌신경 질환을 조기 진단할 수 있는 인공지능(AI) 기반 센서 플랫폼을 개발했다.

이 기술은 구리산화물-금(Au-CuO) 기반의 나노 구조체 위에 단백질이 포집되는 과정에서 자연스레 형성되는 플라즈모닉 ‘핫스폿’을 활용했다. 매우 약한 생체 분자의 라만 신호를 최대 10억 배 이상 증폭시킨 것이 특징이다. 이 방법을 이용하면 기존 진단 기술로 측정이 어려웠던 단백질의 섬유화 여부(모노머 vs. 피브릴)를 고감도로 구별하는 게 가능하다.

공동연구팀은 성빈센트병원과 협력해 간질, 조현병, 파킨슨병 환자 총 44명과 건강대조군 23명의 타액을 분석했다. 그 결과, 해당 기술이 90% 이상, 최대 98%에 달하는 높은 정확도로 질환을 분류할 수 있음을 확인했다. 특히 전체 단백질 농도가 아닌, ‘단백질 구조 변화’라는 근본적 병리 지표를 기반으로 신경계 질환의 차이를 판별할 수 있는 건 세계적으로도 드문 성과로 평가된다.

정호상(왼쪽부터) 고려대 바이오의공학부 교수, 양승호 가톨릭대학교 성빈센트병원 교수, 박성규 한국재료연구원 박사.[한국재료연구원 제공]

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박성규 한국재료연구원 박사는 “고가의 PET 촬영이나 뇌척수액 검사 없이 간편한 타액 분석만으로 뇌 질환 상태를 파악하는 시대가 열렸다”며 “세계 최고 권위 학술지에 게재된 만큼 기술의 원천성·혁신성이 국제적으로 공식 인정된 것”이라고 말했다.

정호상 고려대학교 교수는 “비침습·저비용이라는 점에서 병원 외래는 물론, 가정용 진단 기기까지 확장될 수 있는 기술적 잠재력이 매우 크다”고 설명했다.

연구팀은 향후 기술 상용화를 위해 휴대형 라만 센서 기반 현장형(Point-of-Care) 진단 장치 개발, 의료·생명과학 기업과의 기술이전 등을 추진할 계획이다.

이번 연구성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 24일 온라인 게재됐다.