KRISS, 알츠하이머 조기진단 혁신…체액 속 초미량 바이오마커 검출

SERS 기반 초고감도 플랫폼 개발…암·감염병 진단에도 활용 기대

KRISS가 개발한 SERS 기반 초고감도 다중 정량 검출 플랫폼의 모식도. ⓒ한국표준과학연구원

한국표준과학연구원(KRISS)이 알츠하이머병을 조기 진단할 수 있는 초고감도 체액 검사 기술을 개발했다.

분자의 고유 광학 신호를 수억 배 이상 증폭해 체액 속 극미량의 생체지표(바이오마커)를 정확히 검출하고 정량화할 수 있는 플랫폼으로, 기존 영상 진단법의 한계를 보완하고 다양한 질환 진단에 활용될 전망이다.

알츠하이머병은 전 세계 치매 환자의 약 60~70%를 차지하는 대표적인 퇴행성 뇌질환으로, 아직 근본적인 치료제가 없어 조기 진단과 관리가 중요하다. 현재는 주로 PET·MRI를 활용한 영상 진단이 이뤄지고 있으나, 1회당 100만원 이상 비용이 소요되고 발병 초기에는 감지가 어렵다는 한계가 있다.

KRISS 의료융합측정그룹은 기존 체액 검사보다 10만 배 이상 민감하면서 여러 생체지표를 정량적으로 측정할 수 있는 ‘표면증강 라만분광법(SERS) 기반 초고감도 다중 정량 검출 플랫폼’을 개발했다. SERS는 빛이 분자와 만나 발생하는 고유 신호를 금속 나노구조로 증폭해 극소량의 분자까지 검출할 수 있는 분석 기술이다.

연구진은 해바라기 모양 단면을 가진 다종 금 나노입자를 개발해 기존 구형 금 나노입자의 불균일한 신호 문제를 해결했다. 이를 통해 단일 입자에서도 강하고 재현성 높은 신호를 구현하고, 여러 표적물질을 동시에 정량 검출할 수 있는 성능을 확보했다.

실제 실험에서 연구진은 해당 플랫폼을 활용해 알츠하이머병과 관련된 핵심 바이오마커인 아밀로이드 베타(Aβ) 42와 40을 각각 8.7×10⁻¹⁷g/mL, 1.0×10⁻¹⁵g/mL 수준까지 정량 검출하는 데 성공했다. 이는 세계 최고 수준의 민감도와 검출 범위다.

유은아 KRISS 의료융합측정그룹 책임연구원은 “이번에 개발한 플랫폼은 저비용 대량 생산이 가능하고 다양한 생체지표에 적용할 수 있다”며 “알츠하이머병뿐 아니라 암, 뇌질환, 감염병 등 다양한 질환의 조기·신속 진단과 모니터링에도 활용도가 높을 것”이라고 밝혔다.