(왼쪽부터) 연세대학교 의과대학 용인세브란스병원 안과 지용우 교수, 연세대학교 화공생명공학과 함승주 교수.[사진 제공 = 용인세브란스병원]

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눈물로 알츠하이머병을 조기 진단하는 시대가 열릴 전망이다.

연세대학교 의과대학 용인세브란스병원은 안과 지용우 교수와 연세대 화공생명공학과 함승주 교수 연구팀이 알츠하이머병을 조기 진단하는 면역분석법을 개발한 후 이를 이용해 눈물 속 생체표지자(바이오마커)를 발굴했다고 9일 밝혔다.

바이오마커는 단백질, DNA(디옥시리보핵산), RNA(리보핵산), 대사물질 등을 이용해 몸 안의 변화를 예측할 수 있는 지표로, 암을 비롯해 뇌졸중, 치매 등 각종 난치병을 진단하기 위한 효과적 방식으로 각광받고 있다. 신약 개발에 반영할 수 있어 안전성 확보는 물론 비용절감 효과까지 바라볼 수 있다.

눈은 뇌와 연결돼 알츠하이머병을 구분하는 수단으로 이용되고 있다. 이에 안과적 검사를 통해 상대적으로 쉽고 저렴한 방법으로 진단하려는 연구가 계속되고 있다.

특히, 눈물을 이용한 진단은 복잡한 준비 과정이 필요 없고 비용이 저렴할 뿐 아니라 중추신경계와 직접 연관돼 뇌신경계질환의 영향을 직접적으로 반영하는 특징이 있어 주목받고 있다.

연구팀은 알츠하이머병 조기 진단의 새로운 틀을 마련하고자 연구를 수행했다.

연구는 크게 두 가지 과정으로 구성된다. 먼저 대표 환자군에서 생체표지자 후보 물질을 탐색하고 선정하기 위해 고분해능 질량 분석기를 이용한 단백체 동정 분석을 실시했다. 이후 유효한 물질을 고감도로 검출하는 센싱 플랫폼을 개발해 눈물 샘플을 검증했다.

연구팀이 개발한 센싱 플랫폼은 선정된 후보 물질만을 선택적으로 검출할 수 있는 유·무기 나노구조체 기반의 면역분석법(SNAFIA)을 이용한다.

이같은 면역분석법은 항원과 항체 반응을 통한 증폭된 형광 신호 방출로 새로운 생체표지자 발굴에 즉각 적용할 수 있도록 기능화돼 다양한 질병 진단에 적용할 수 있고 질병의 조기 진단에도 효과적으로 알려져 있다.

임상 눈물 샘플을 대상으로 면역분석법(SNAFIA)을 시행한 결과 정상(HC), 경도인지장애(MCI), 알츠하이머병(AD) 순서의 질병 진행 단계에 따라 CAP1 단백질의 존재를 나타내는 형광 신호 값(Fluorescent Signal)이 점진적으로 증가했다.[자료 제공 = 용인세브란스병원]

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연구 결과, 대표 환자군에서 검출한 생체표지자 후보 물질인 CAP1 단백질이 알츠하이머병 생체표지자로 유효하다는 것을 확인했다.

눈물 샘플을 대상으로 SNAFIA 분석을 시행한 결과 질병 진행 단계에 따라 CAP1 단백질의 존재를 나타내는 형광 신호 값이 점진적으로 증가한 것이다.

지용우 교수는 “SNAFIA 분석과 같이 간편하고 정확도 높은 체액 기반의 비침습적 측정 기술은 고통을 동반하고 고비용인 기존 알츠하이머병 검사의 문제점을 개선하고 조기 진단의 효과적인 도구가 될 것”이라며 “향후 콘텍트 렌즈나 인공수정체와 같은 안과 의료기기에 연구팀의 SNAFIA 플랫폼을 통합해 알츠하이머병을 실시간으로 모니터링하는 등의 효과도 기대할 수 있다”고 전했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications, IF 16.6)’에 최근 게재됐다.

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