△ 체외진단기술이 발전하고 있다.

국내에서 차세대 체외진단 기술을 잇따라 개발해 상용화 기대감을 높이고 있다.

15일 의학계 등에 따르면 국내 연구진이 침으로 모든 코로나 변이 감지 가능 현장 진단 센서, 스마트폰으로 치매·파킨슨병 조기진단 기술, 10분 이내 관절염 진단 기술 등을 개발하는데 성공했다.

포항공대(POSTECH) 신소재공학과 오승수·우성욱 교수팀은 최근 서울아산병원 김성한 교수팀과 함께 모든 코로나19 변이를 감지할 수 있는 센서를 개발했다.

연구팀은 바이러스가 몸속 특정 수용체(ACE2)와 결합하고 변이가 일어나도 이 방식이 바뀌지 않는다는 점에 주목했다.

이를 바탕으로 ACE2 수용체를 모방한 분자 인식 물질을 개발한 뒤 휴대하기 쉬운 전기화학센서에 접목했다.

그 결과 이 센서는 오미크론을 포함한 지금까지 주요 코로나바이러스 변이를 매우 정확하게 감지했다.

기존 PCR 검사나 신속 항원 검사 키트는 바이러스를 분해하는 복잡한 전처리 과정이 필요하지만 연구팀이 개발한 센서는 환자의 침을 그대로 사용할 수 있어 현장에서 검사할 수 있는 편의성이 높다.

연구팀은 계속 등장하는 코로나 변이에 대응할 수 있는 진단 기술로 감염병 관리에 큰 도움이 될 것으로 기대했다.

인제대학교 디지털항노화헬스케어학과 홍용근 교수팀은 최근 기존 검사보다 간편하고 저렴하면서도 정확도를 높여 병원 접근이 어려운 지역에서도 누구나 손쉽게 건강 상태를 확인할 수 있을 것으로 기대되는 진단기술을 개발했다.

핵심 기술은 도파민이라는 신경전달물질을 극소량(2.8nM·나노미터)으로도 정밀하게 감지할 수 있는 '듀얼 모드 나노자임' 센서다.

도파민은 기억력과 운동 능력 등에 관여해 알츠하이머병과 파킨슨병 등 퇴행성 뇌 질환과 밀접한 연관이 있는 대표 바이오마커다.

연구팀은 라카제와 카테콜 산화효소 등 2개 효소의 기능을 모방한 나노자임을 스크린 인쇄 전극에 전기화학적으로 도금하고, 도파민이 존재할 경우 전기 신호 변화와 색상 변화를 동시에 감지할 수 있는 센서를 구현했다.

사용자는 스마트폰 카메라로 센서 색상의 변화를 인식해 앱을 통해 결과를 실시간 확인할 수 있다.

이 센서는 도파민을 극미량 수준까지 정밀하게 검출할 수 있는 민감도와 누구나 쉽게 쓸 수 있는 간편함을 동시에 갖춰 의료 인프라가 부족한 농촌이나 고령층의 질병 조기 진단에도 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

이번 기술은 전처리 없이 전혈과 신경세포 시료에서도 검출이 가능하다는 점에서 실용성도 높다.

앱 연동 시스템과 결합해 현장 활용이 가능하며 고가의 장비 없이도 저비용으로 대량 제작이 가능한 플랫폼 형태로 확장할 수 있다.

연구팀은 이 기술이 도파민뿐 아니라 다양한 바이오마커를 땀 등 비침습적 체액에서 동시에 측정할 수 있는 휴대용 다중 체외 진단 플랫폼으로 발전할 수 있기에 주기적인 건강 상태 모니터링이 가능해지는 출발점이 될 것으로 내다봤다.

한국재료연구원(KIMS) 바이오·헬스재료연구본부 정호상 선임연구원팀은 최근 서울성모병원 연구팀과 함께 함께 관절 윤활액 속 미세한 분자의 신호를 증폭하고 이를 인공지능 분석법과 수학 알고리즘으로 계산해 관절염을 유발하는 극미량의 물질을 찾아내는 데 성공했다.

골 관절염과 류마티스 관절염은 비슷한 질병처럼 보이지만, 발병 원인과 치료법이 달라 초기 진단에서 정확히 구분하는 것이 중요하다.

현재까지는 엑스레이, MRI, 혈액검사 등이 진단에 활용돼 왔지만, 시간과 비용이 많이 드는데다 정확도에도 한계가 있었다.

연구팀은 관절 속에 있는 윤활액에 포함된 대사산물(몸속에서 일어나는 화학작용의 결과물)의 조성 차이에 주목했다.

이를 통해 두 관절염을 10분 이내로 구분하고, 류마티스 관절염의 중증도까지 진단할 수 있는 기술을 완성했다.

연구팀은 '표면증강 라만산란(SERS)' 기술을 활용했다. 표면증강 라만산란은 분자 고유의 광학신호가 수백만배 이상 증폭되는 현상을 의미한다.

연구팀은 또 체액이 잘 흡습되는 종이 표면에 바다 성게 모양의 금 나노 구조체를 형성해 만든 진단 센서를 활용함으로써 간단·신속한 진단이 가능하도록 했다.

연구팀이 서울성모병원과 함께 120명의 환자를 대상으로 이 기술을 활용해 검사를 실시한 결과 골 관절염과 류마티스 관절염을 94% 이상 정확도로 진단·구분할 수 있었다.

류마티스 관절염의 중증도 구분 정확도는 95% 이상을 달성했다.

연구팀은 이 기술이 상용화되면 진단뿐만 아니라 치료 경과를 확인하는 데도 도움이 될 것으로 기대했다.

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• 강찬우 기자
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