바이오메카트로닉스학과 박진성 교수팀, 가톨릭대 의대와 공동연구
소량 혈액 속 미세신호 감지…간 딱딱해지는 질환 조기 진단 길 열어
침습적 조직검사 없이 정밀 진단…의학과 공학의 융합연구 성과 의미
▲성균관대 박주형 박사, 장다영 연구원, 김치현 박사, 박진성 교수(왼쪽부터). 사진=성균관대
성균관대학교 공학 연구진과 가톨릭대학교 의학 연구진이 학제간 융합연구를 통해 조직검사 없이 초기 간 섬유화를 정밀하게 찾아내는 초고감도 바이오센서를 개발하는데 성공했다.
성균관대는 바이오메카트로닉스학과 박진성 교수 연구팀이 가톨릭대 의과대학 성필수 교수 및 은평성모병원장 배시현 교수 공동연구팀과 함께 간이 딱딱하게 굳어가는 '초기 간섬유화' 질환을 소량의 혈액만으로 정확하게 찾아낼 수 있는 초고감도 전기화학 바이오센서를 개발했다고 9일 밝혔다.
이번 연구는 공학 기술과 의학 연구를 결합한 대표적인 '의공학 융합' 성과로, 환자의 고통 부담이 큰 조직검사 없이 혈액 분석만으로 간의 이상을 미리 확인할 수 있는 길을 열었다는 점에서 의미가 있다.
간 섬유화는 만성 간질환으로 인해 간 조직이 굳은살처럼 딱딱하게 변하는 질환이다. 이 질환은 초기에 발견하면 생활습관을 바꾸거나 약을 먹어 다시 건강한 상태로 되돌릴 수 있지만, 겉으로 드러나는 증상이 없어 조기에 발견하기가 매우 어렵다. 지금까지는 간에 직접 바늘을 찔러 조직을 떼어내는 '간 조직검사'나 값비싼 영상검사를 주로 사용해 왔다.
박 교수 연구팀은 간이 딱딱해질 때 혈액 속으로 뿜어져 나오는 'PICP'라는 단백질에 주목했다. 이 단백질은 간 조직에 굳은살(콜라겐)이 쌓일 때 함께 만들어지기 때문에, 현재 간섬유화가 얼마나 활발하게 진행되고 있는지 알려주는 중요한 '바이오마커(몸 안의 변화를 나타내는 지표)' 역할을 한다.
연구팀이 개발한 진단 플랫폼 'FIB-EIS'은 미세한 금 나노입자가 붙은 탄소 전극 위에 PICP 단백질과 결합하는 항체를 붙인 것으로, 이 항체와 결합된 PICP의 변화를 정밀하게 측정하는 원리이다. 분석이 매우 간단하며 향후 스마트폰처럼 들고 다닐 수 있는 휴대용 진단 기기로도 만들 수 있다.
연구진이 실제 환자의 혈액을 사용해 이 플랫폼을 실험한 결과, 정상인과 간섬유화 환자를 구분하는데 95.24%의 민감도와 100%의 특이도(정상을 정상으로 진단하는 확률)를 기록해 매우 높은 진단 성능을 보였다.
박진성 교수는 “이번 연구는 환자에게 고통을 주는 조직검사를 하지 않고도 단순한 혈액검사를 통해 간질환을 조기에 발견할 수 있음을 증명했다는데 큰 의미가 있다"며 “앞으로 이 기술이 동네 병원에서도 쉽게 쓸 수 있는 소형 진단기기로 발전한다면 많은 사람들이 간질환을 미리 예방하고 관리하는 데 도움을 받을 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단, 보건복지부의 다양한 연구지원 사업(바이오의료기술개발사업, 중견연구, 성장형 Post-Doc, 세종과학펠로우십, 의사과학자 육성사업)을 통해 수행됐으며, 세계적 학술지 '케미칼 엔지니어링 저널(CEJ)'에 7월 6일자로 온라인 게재됐다.
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