기존 센서보다 100배 이상 민감...정확도 88%

한국과학기술원(KAIST)은 박찬범 신소재공학과 교수와 스티브 박 교수 공동 연구팀이 혈액으로 알츠하이머병을 진단할 수 있는 센서를 개발했다고 15일 밝혔다.

혈액 내에 존재하는 총 4종의 바이오마커 농도를 측정해 알츠하이머병 환자를 구별하는 고밀도로 정렬된 카본 나노튜브 기반 저항 센서의 모식도와 진단 성능 /KAIST 제공

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이 진단 센서는 활용해 혈액 내에 존재하는 베타-아밀로이드 및 타우 단백질 등 알츠하이머병과 관련한 4종의 바이오마커 농도를 측정·비교해 88.6%의 정확도로 중증 알츠하이머 환자를 찾아낸다.

알츠하이머병은 치매의 약 70%를 차지하는 대표적인 치매 질환이다. 현재 전 세계 65세 이상 인구 중 10% 이상이 이 질병으로 인해 고통을 받고 있다. 하지만 현재의 진단 방법은 고가의 양전자 단층촬영(PET) 또는 자기공명영상진단(MRI) 장비를 사용하는 실정이다.

연구팀은 고밀도로 정렬한 탄소 나노튜브(Carbon nanotube)를 기반으로 한 고민감성의 저항 센서를 만들었다. 탄소 나노튜브를 고밀도로 정렬하면 무작위 방향성을 가질 때 생성되는 접합 저항을 최소화할 수 있어 분석물을 더 민감하게 검출한다.

이 센서에 ‘베타-아밀로이드 42’, ‘베타-아밀로이드 40’, ‘총-타우 단백질’, ‘과인산화된 타우 단백질’ 등 알츠하이머 바이오마커 4종류를 동시에 측정할 수 있도록 했다. 실제 알츠하이머 환자와 일반인의 혈액으로 비교 실험한 결과 센서 민감도는 90%, 진단 정확도는 88.6%를 기록했다. 민감도는 기존 탄소나노튜브 기반 바이오센서의 100배 수준에 달했다.

피 한물로 치매를 진단할 수 있는 센서를 개발한 연구팀. /KAIST 제공

박찬범 교수는"향후 실제 진료 환경에 활용하기 위해서는 경도인지장애 (Mild cognitive impairment) 환자의 진단 가능성을 테스트하는 것이 필요하다"며"경도인지장애 코호트, 치매 코호트 등의 범국가적인 인프라 구축이 필수다"고 말했다.

한편 김가영 박사과정·김민지 석사과정이 공동 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지‘네이처 커뮤니케이션스(Nature communications)’1월 8일 자 온라인판에 게재됐다.

김태환 기자(topen@chosunbiz.com)

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