"1조분의 1그램도 감지"…암 조기 진단 초고감도 센서 개발
한국생명공학연구원 우의전 박사 연구팀이 암과 염증 반응의 주요 지표 단백질인 인터루킨-6(IL-6)을 극미량 수준에서도 감지할 수 있는 나노바디 기반 초정밀 바이오센서를 개발했습니다.
IL-6는 면역 반응을 조절하는 단백질로 우리 몸이 염증이나 암세포에 반응할 때 수치가 급격히 높아지는 특징이 있어 췌장암·신장암·자가면역질환·패혈증 등 다양한 질환의 조기 진단과 예후 예측에 활용됩니다.
다만, 유전자증폭(PCR ) 검사 등 기존 진단 기술은 시간이 오래 걸리고 극미량 단백질 탐지에 한계가 있었습니다.
연구팀은 기존 항체보다 10분의 1 크기의 초소형 항체인 나노바디를 활용해 이러한 문제를 해결했습니다.
크기가 작아 센서 표면에 촘촘히 달라붙을 수 있고, 온도와 환경 변화에도 안정적이어서 현장 진단 기기로 쓸 수 있습니다.
연구팀은 특히 기존 항체의 인식 부위만을 정밀 복제하는 기술을 고안해 복잡한 면역 동물실험 없이 고정밀 나노바디를 신속하게 제작하는데 성공했습니다.
이렇게 제작한 나노바디를 표준과학연구원의 용액침지형 실리콘(SIS) 센서 기술과 결합해 세계 최고 수준의 민감도를 갖춘 바이오센서를 만들었습니다.
이 센서는 1조분의 1그램 수준의 극미량의 IL-6 단백질까지 감지할 수 있어 기존 ELISA(항체와 효소 반응을 이용해 혈액이나 체액 속에 들어 있는 특정 단백질의 양을 측정하는 방법)에 비해 감도가 1,000배나 높습니다.
이를 이용한 췌장암·신장암 환자 혈청 분석에서도 정상군과 환자군을 명확히 구분해내 임상 적용 가능성도 입증됐습니다.
우의전 박사는 "항체공학과 정밀계측기술을 결합해 생체신호를 극미량에서도 감지할 수 있는 새로운 진단 패러다임을 제시했다"며, "앞으로 조기 암 진단은 물론, 병원·가정·응급 현장 등에서도 신속한 질병 판별이 가능해질 것"이라고 말했습니다.
이번 성과는 표준연의 SIS 센서 기술, 한국기초과학지원연구원·국립암센터의 임상 검증 역량이 결합된 다기관 융합연구 결과로, (주)에스아이에스센서를 통해 기술 사업화될 예정입니다.
이 연구 성과는 국제학술지, 케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal) 10월 23일자 온라인판에 실렸습니다.
김건교 취재 기자 | kkkim@tjb.co.kr
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