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혈액으로 중증 알츠하이머 진단 센서 개발
KAIST 박찬범·스티브 박 교수 연구팀…민감도·선택성 정확도 높아
2020년 01월 15일  19:12:00 허송빈 기자 news@gocj.net

[ 시티저널 허송빈 기자 ] KAIST 신소재 공학과 박찬범 교수와 스티브 박 교수 공동 연구팀이 혈액으로 알츠하이머병을 진단할 수 있는 센서를 개발하는 데 성공했다.

알츠하이머병은 치매의 약 70%를 차지하는 대표적인 치매 질환이다. 현재 전 세계 65세 이상 인구 가운데 10% 이상이 이 질병으로 인해 고통을 받고 있다.

하지만 현재 진단 방법은 고가의 양전자 단층촬영(PET) 또는 자기 공명 영상 진단(MRI) 장비를 사용해야 해 많은 환자를 진단하기 위해서는 저렴하면서도 정확한 진단 기술 개발의 필요성이 제기돼 왔다.

연구팀은 랑뮤어 블라젯(Langmuir-blodgett)이라는 기술을 이용해 고밀도로 정렬한 탄소 나노 튜브(Carbon nanotube)를 기반으로 한 고민 감성의 저항 센서를 개발했다.

탄소 나노 튜브를 고밀도로 정렬하면, 무작위의 방향성을 가질 때 생성되는 접합 저항(Tube-to-tube junction resistance)을 최소화할 수 있어 분석물을 더 민감하게 검출할 수 있다.

실제로 고밀도로 정렬된 탄소 나노 튜브를 이용한 저항 센서는 기존에 개발된 탄소 나노 튜브 기반의 바이오 센서 대비 100배 이상의 높은 민감도를 보였다.

연구팀은 고밀도로 정렬된 탄소 나노튜브를 이용해 혈액에 존재하는 알츠하이머병의 바이오 마커 4종류를 동시에 측정할 수 있는 저항 센서 칩을 제작했다.

알츠하이머병의 대표적인 바이오마커인 베타-아밀로이드 42 (β-amyloid42,), 베타-아밀로이드 40 (β-amyloid40), 총-타우 단백질 (Total tau proteins)과 과인산화된 타우 단백질 (Phosphorylated tau proteins)은 그 양이 알츠하이머병의 병리와 직접적인 상관 관계를 갖기 때문에 알츠하이머병 환자를 구별해 내는 데 매우 유용하다.

고밀도로 정렬된 탄소 나노 튜브 기반 센서 칩을 이용해 실제 알츠하이머 환자와 정상인의 혈액 샘플 내에 존재하는 4종의 바이오 마커 농도를 측정 하고 비교한 결과 민감도와 선택성은 각각 90%, 88.6%의 정확도를 지녀 중증 알츠하이머 환자를 상당히 정확하게 진단할 수 있음을 확인했다.

연구팀이 개발한 고밀도로 정렬된 탄소 나노 튜브 센서는 측정 방식이 간편하고, 제작 비용도 저렴하다.

김가영 박사 과정·김민지 석사 과정이 공동 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스 1월 8일 자 온라인판에 게재됐다.

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