△ 휴대용 형광측정기를 통한 초기 알츠하이머병 바이오마커 검출
국내 연구진이 초기 알츠하이머병 진단 플랫폼을 개발하였습니다. 한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명연) 바이오나노연구센터 임은경 박사 연구팀과 건양대학교(총장 이철성) 의과대학 문민호 교수 공동연구팀은 혈액 검사를 통해 초기 알츠하이머병을 조기에 진단할 수 있는 플랫폼을 개발하였습니다.
이를 통해 향후 효율적인 치매 환자의 관리 및 치료 전략 개발에 크게 이바지할 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.
알츠하이머병은 기억 상실과 인지 장애를 동반하는 노인성 치매로, 오늘날까지 효과적인 치료 방법이 없어 조기의 정확한 진단을 통해 병환의 진행을 늦추는 것이 치료의 핵심입니다. 일반적으로 알츠하이머병을 진단하기 위해 아밀로이드-베타(amyloid-beta) 펩타이드(peptide)와 인산화-타우(phosphorylated tau) 단백질을 바이오마커로 사용하고 있으나, 이를 위해서는 뇌척수액이 있어야 하는 등 환자의 부담이 큰 것이 사실입니다.
이를 대체하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이 중 혈액 내 치매에 대한 정보를 담은 바이오마커를 발굴하는 연구가 각광받고 있습니다. 특히 마이크로RNA(miRNA)는 크기가 매우 작아 엑소좀 등의 전달체를 통해 뇌혈관 장벽(Brain blood barrier, BBB)을 통과할 수 있어, 이를 분석하면 간접적으로 뇌 질환의 진행 정도를 파악할 수 있습니다.
이에 연구팀은 알츠하이머병 환자의 혈액에서 miRNA의 일종인 miR-574가 크게 증가함을 확인하고, 이를 검출할 수 있는 진단시스템을 개발하였습다.
△ 혈액 내 알츠하이머병 유래 mircoRNA 검출시스템 개략도
하이드로겔 구조체로 된 진단시스템은 내부에 CHA(Catalytic Hairpin Assembly) 기반의 형광 신호 증폭 프로브(probe)를 장착하여 추가적인 첨가물이나 별도 과정 없이도 고감도로 유전자를 검출할 수 있도록 하였으며, 해당 바이오마커 검출 시 형광 현상이 발생하여 알츠하이머 치매의 발병 여부를 진단할 수 있도록 설계하였습니다.
* CHA 이론 : 두 가지 준안정성을 갖는 DNA 구조체를 이용하여 효소 또는 열 조절 없이 실온에서 자가 신호 증폭을 통해 고감도의 유전자 검출이 가능한 기술
공동 연구책임자인 임은경 박사는 “혈액만으로 알츠하이머병의 바이오마커를 고감도로 검출할 수 있는 것이 우수한 점”이라며, “차후 노인성 치매의 초기 진단과 예후 모니터링 분야에 활용하여 고령화 시대의 국민건강과 복지 증진에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.”라고 밝혔습니다.
△왼쪽부터 임은경 박사, 임재우 박사과정
이번 연구는 바이오센서 분야의 세계적인 저널인 Biosensors and Bioelectronics(IF 10.257) 4월 12일자 온라인 판에 게재되었으며, 과기정통부 원천기술개발사업, 이공분야기초연구사업, 뇌과학원천기술개발사업, 기초의과학선도연구센터, 환경부 환경기술개발사업, UST Young Scientist사업, 생명연 주요사업의 지원으로 수행되었습니다.
(논문명 : Microfluidic device for one-step detection of breast cancer-derived exosomal mRNA in blood using signal-amplifiable 3D nanostructure / 교신저자 : 생명연 임은경 박사‧건양대 문민호 교수 / 제1저자 : UST 생명연캠퍼스 임재우 박사과정)
