치매 원인 단백질의 섬유화 정도를 측정해 치매를 조기에 진단할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

기초과학연구원(IBS) 나노구조물리연구단 이영희 단장 연구팀은 분광학을 이용해 '베타-아밀로이드 단백질'의 섬유화 진행 단계를 측정하는 데 성공했다고 6일 밝혔다.

테라헤르츠 분광학 시스템 모식도. /IBS 제공

치매 원인 물질로 지목되는 베타-아밀로이드 단백질은 세포막에서 잘려 나와 세포 밖에 쌓여 독성을 일으키는 단백질이다. 치매 진단을 위해 방사성 동위원소 표지법(PET)을 이용해 이 단백질이 얼마나 쌓였는지를 확인하는데, 이미 증상이 상당히 진행된 상태에서만 확인 가능하다.

체액에서 이 단백질 농도를 측정해 조기에 치매를 진단하려는 연구가 진행되고 있지만, 체액 상태에 따라 측정 신뢰도가 낮다는 한계가 있다. 연구팀은 치매 환자의 뇌에서 서로 뭉쳐 섬유화한 베타-아밀로이드 분자가 배출된다는 점에 착안, 분광법을 이용해 섬유화 정도를 측정하는 실험을 진행했다.

정상 뇌의 베타-아밀로이드 분자는 단량체 수준으로 짧지만, 치매에 걸린 뇌에서는 단량체가 모여 섬유화하면서 중합체를 이루게 된다. 이렇게 분자가 섬유화하면 독성을 띠고 분자 내 전하 분포도 달라진다.

연구팀은 테라헤르츠 빛(적외선보다 파장이 길어 X선처럼 물체 내부를 높은 해상도로 식별할 수 있는 빛) 분광 기법을 이용해 베타-아밀로이드 단량체와 섬유화한 중합체의 전하 분포를 측정하는 데 성공했다.

연구팀은 실험에서 얻은 전하 분포 수치를 섬유화 정도로 변환하고 이를 '치매 지수'(DQ)라 이름 붙였다. 치매 지수는 독성을 띠지 않는 단량체를 0, 독성을 띠는 섬유화 복합체 상태를 1로 구분했다. 베타-아밀로이드의 섬유화 진행 상태를 0과 1 사이의 수치로 나타낸다.

주위 환경에 영향을 받지 않는 시료 용액 내에서 측정할 수 있어 뇌척수액과 혈액 등 체액에서도 절대적인 섬유화 상태를 진단할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 이영희 단장은 "지능지수(IQ), 감정지수(EQ)처럼 단백질 섬유화를 물리적으로 측정할 수 있는 치매 지수를 개발했다"며 "치매 조기 진단에 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '미국 화학회 나노'(ACS Nano) 지난달 13일 자 표지 논문으로 실렸다.

황민규 기자(durchman@chosunbiz.com)

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