암 조기진단 길 열릴까…1000배 민감한 나노바디 센서 개발

하이커뮤니티매니져 0 7 07:10

생명연·표준연·기초연 융합연구로 극미량 단백질 검출 성공

생명연 연구팀은 나노바디와 실리콘 센서를 결합해 기존보다 1000배 민감하게 암 지표 단백질을 감지하는 초정밀 진단기술을 구현했다. 생명연 제공

국내 연구진이 암 조기진단 가능성을 높일 혁신적인 센서 기술을 개발했다. 기존 진단법보다 약 1000배 민감해 질병 초기의 미세한 생체 변화를 포착할 수 있을 것으로 기대된다.

한국생명공학연구원(생명연)은 우의전 바이오디자인교정연구센터 책임연구원팀이 나노바디 기반의 초정밀 바이오센서를 개발했다고 12일 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 '화학공학저널(Chemical Engineering Journal)'에 10월 23일 게재됐다.

연구팀은 기존 항체보다 10분의 1 크기인 나노바디를 활용했다. 나노바디는 낙타과 동물의 항체에서 유래한 초소형 단백질로, 일반 항체보다 작고 안정적이며 대량 생산이 쉽다는 장점이 있다.

특히 연구팀이 개발한 'CDR 그래프팅' 기술은 기존 항체의 핵심 인식 부위만을 정밀하게 복제해 나노바디로 바꿀 수 있어 면역 동물실험 없이도 고정밀 나노바디를 신속하게 제작할 수 있다.

이렇게 설계한 나노바디를 한국표준과학연구원의 액체침지형 실리콘(SIS) 센서 기술과 결합해 세계 최고 수준의 민감도를 구현했다. SIS 센서는 액체 환경에서 실리콘 표면의 빛 반사 변화를 정밀 측정해 단백질 결합을 실시간으로 감지하는 첨단 광학 기술이다.

개발된 센서를 이용해 췌장암과 신장암 환자의 혈청을 분석한 결과 건강한 사람과 환자를 명확히 구분했다. 센서는 암과 염증의 주요 지표인 ‘인터루킨-6(IL-6)’ 단백질을 1조분의 1그램(4.5fg/mL) 수준까지 감지할 수 있다.

IL-6는 면역반응을 조절하는 단백질로 염증이나 암세포에 반응할 때 수치가 급격히 높아진다. 췌장암, 신장암, 자가면역질환, 패혈증 등 다양한 질환의 조기진단과 예후 모니터링의 핵심 지표로 활용된다. 측정값은 기존 진단법과 높은 상관관계를 보이며 임상 진단에 직접 활용될 수 있는 가능성을 확인했다.

우의전 책임연구원은 "항체공학과 정밀계측기술을 결합해 생체신호를 극미량에서도 감지할 수 있는 새로운 패러다임을 제시했다"며 "암이나 염증성 질환 등의 초기 단계에서 발생하는 미세한 생체변화를 빠르고 정확하게 진단할 수 있는 기반을 마련했다"고 말했다.

이번 연구의 성과는 항체를 나노바디로 직접 바꿀 수 있는 설계 플랫폼을 제시했다는 점이다. 특정 질병 단백질을 인식하는 항체가 이미 확보돼 있다면 단기간에 나노바디로 전환해 다양한 센서나 진단기기에 적용할 수 있다.

해당 기술이 상용화되면 암 조기진단은 물론, 병원·가정·응급 현장에서도 신속한 질병 판별이 가능해질 전망이다. 연구성과는 에스아이에스센서를 통해 기술사업화로 연계될 것으로 기대된다.

https://m.dongascience.com/news.php?idx=75040

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