[용인=뉴스핌] 우승오 기자 = 연세대학교 용인세브란스병원 연구팀이 눈에 넣어 알츠하이머병을 이른 시기에 진단하는 형광 센서와 스마트폰에 기반한 모니터링 기술을 개발했다.

연세대학교 용인세브란스병원 안과 지용우 교수, 연세대학교 화공생명공학과 함승주 교수 연구팀은 알츠하이머병 이른 시기 진단을 위한 안구 삽입형 인공 수정체 형광 센서와 이를 손쉽게 모니터링하는 스마트폰 기반 분석 기술을 개발하고 장기 생체 효능을 검증했다고 22일 발표했다. 

지용우 교수와 함승주 교수. [사진=용인세브란스병원]

알츠하이머병은 뇌 안에 특정 단백질이 비정상으로 쌓여 신경염증 반응을 일으키고, 차츰 기억력 감퇴 따위 인지 장애를 유발하는 질환이다.

한 번 손상된 뇌는 되돌리지 못하고 이른 진단과 모니터링으로 질환 진행을 늦추는 편이 최선의 치료 방법이다.

하지만 알츠하이머병 진단에는 뇌척수액 생검 같은 침습 검사나 양전자 방출 단층 촬영(PET), 자기공명영상(MRI) 장치와 같은 고가 장비를 활용해야 하기에 반복 모니터링이 쉽지 않다.

연구팀은 안구액(방수)과 인공 수정체를 이용해 알츠하이머병을 쉽게 모니터링할 만한 진단 플랫폼을 개발하려고 했다.

중추신경계와 직접 연결한 눈에서 뇌질환 관련 단백질을 검출할 가능성이 크다는 점과 알츠하이머병이 주로 발병하는 노인층 백내장 수술을 할 때 인공 수정체를 많이 사용한다는 점이 연구 배경으로 작용했다.

인공 수정체 표면에 하이드로겔 센서를 부착한 형태의 진단 플랫폼은 방수 안에서 알츠하이머병 연관 단백질에 반응해 형광 신호를 발현하도록 만들었다.

형광 신호는 반복 모니터링을 위해 단백질 농도에 따라 차츰 나타난다. 형광 센서는 '역오팔(Inverse Opal)' 구조의 광학 구조체를 사용해 형광 신호를 증폭했다.

용인세브란스병원 연구팀이 눈을 활용해 알츠하이머병을 이른 시기에 진단하고 스마트폰에 기반한 분석 기술을 개발했다. [사진=용인세브란스병원]

연구팀은 스마트폰 코딩 개발로 인공 수정체 센서의 형광 신호를 증폭하는 이미지 분석 기술도 개발했다.

해당 분석 기술을 활용한 결과 형광 신호 값이 당초와 견줘 2배 이상 뚜렷하게 나타나 모니터링이 가능해졌다.

연구팀은 센싱 성능을 검증하려고 다양한 실험을 진행했다.

인공 수정체 센서 형광 신호는 눈 속 방수와 유사한 시험관 환경에서 타겟 단백질에 대해 약 4주간 차츰 증가했다.

또 돼지 안구 실험 결과 센서는 생체 눈 속에서 작동했고, 장기로 생체 효능을 확보했다.

지 교수는 "해당 연구로 개발한 진단 센서는 알츠하이머병을 이른 시기에 진단할 뿐만 아니라 생체 안에서도 장기간 실시간으로 모니터링을 가능하게 했다는 점에서 의미를 지닌다"며 "앞으로 해당 기술을 상용하고, 녹내장과 황반변성 따위 다른 안과 질환이나 전신질환에도 확장해 실제 환자에게 도움이 되도록 연구를 계속하겠다"고 했다. 

연구 결과는 재료 연구 기술 분야 국제학술지 'Advanced Functional Materials(IF 18.5)'에 최근 게재했다.

한편, 연구는 2024년도 과학기술정보통신부와 한국연구재단 나노커넥트 지원사업, 나노소재 기술 개발사업으로 수행했다.

seungo2155@newspim.com