홍용근 교수. 인제대학교 제공인제대학교 연구팀이 스마트폰과 연동해 치매, 파킨슨병 등 퇴행성 뇌 질환을 조기에 진단할 수 있는 초고감도 바이오센서 기술 개발에 성공했다.
10일 인제대에 따르면 디지털항노화헬스케어학과와 의공학과 공동 연구팀이 수행한 이번 연구는 국제학술지 Biosensors and Bioelectronics(IF 10.7)에 게재됐다. 핵심 기술은 도파민이라는 신경전달물질을 극소량(2.8nM)으로도 정밀하게 감지할 수 있는 듀얼 모드 나노자임 센서이다. 도파민은 기억력과 운동 능력 등에 관여하며 알츠하이머병과 파킨슨병 등 퇴행성 뇌 질환과 밀접한 연관이 있는 대표 바이오마커이다.
연구팀은 두 효소(라카제와 카테콜 산화효소)의 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.
이번 기술은 전처리 없이 전혈과 신경세포 시료에서도 검출이 가능하다는 점에서 실용성도 높다. 비색 분석 기반 앱 연동 시스템과 결합해 현장 활용이 가능하며 고가의 장비 없이도 저비용으로 대량 제작이 가능한 플랫폼 형태로 확장 가능하다.
연구책임자인 홍용근 디지털항노화헬스케어학과 교수는 "도파민을 극미량 수준까지 정밀하게 검출할 수 있는 민감도와 누구나 쉽게 쓸 수 있는 간편함을 동시에 갖췄다"며 "의료 인프라가 부족한 농촌이나 고령층의 질병 조기 진단에도 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.
공동 연구자인 라제쉬 박사는 "이 기술은 도파민뿐만 아니라 다양한 바이오마커를 땀 등 비침습적 체액에서 동시에 측정할 수 있는 휴대용 다중 체외 진단 플랫폼으로 발전할 수 있다"면서 "주기적인 건강 상태 모니터링이 가능해지는 출발점이 될 것"이라고 설명했다.
이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자 지원사업을 통해 수행됐으며 생물학정보센터(BRIC)의 '한국을 빛낸 사람들'에도 소개됐다.
한편 세계보건기구(WHO)에 따르면 2050년까지 전 세계 알츠하이머 환자는 1억 5천만 명, 파킨슨병 환자는 2천만 명을 넘을 것으로 전망되고 있다.