혈액으로 뇌 질환 활성도 확인 가능성…바이오마커 기술 개발

서울아산병원·연세대 연구팀
나노기술로 혈액서 뇌세포 유래 초미세입자 분리
“향후 대규모 환자군 추가 검증 진행해 임상 적용 가능성 구체화”

혈액 검사만으로 뇌세포 손상 신호를 확인해 뇌 질환의 활성도를 추적할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 반복적인 MRI 촬영 없이 질병 경과를 모니터링할 수 있는 바이오마커로 활용될 가능성이 제기된다.

(왼쪽부터) 이은재 서울아산병원 신경과 교수, 김진희 의생명연구소 박사, 신용 연세대 생명공학과 교수, 노연정 · 이효주 연세대 연구원. 서울아산병원

서울아산병원은 이은재 신경과 교수와 김진희 의생명연구소 박사 연구팀이 신용 연세대 생명공학과 교수 연구팀과 함께 혈액 속에서 특정 뇌세포 유래 세포외소포만을 선택적으로 분리하는 나노기술을 개발했다고 10일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '나노 투데이'에 최근 게재됐다.

세포외소포는 세포가 분비하는 미세한 소포로 단백질과 마이크로RNA 등 다양한 생체 정보를 담고 있다. 최근 뇌에서 유래한 세포외소포가 혈액뇌장벽을 통과해 말초 혈액으로 이동할 수 있다는 사실이 알려지면서 혈액을 통해 뇌 상태를 확인하려는 연구가 진행돼 왔다. 다만 혈액에는 여러 세포에서 유래한 소포가 섞여 있어 특정 뇌세포 신호만 분리하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 펩타이드 각인 나노복합체(EPIN) 기술을 개발했다. 특정 단백질 구조를 모사해 표적 분자를 선택적으로 인식하는 방식이다. 성상교세포 표면 단백질을 인식하도록 설계해 혈액 속 세포외소포 가운데 성상교세포 유래 소포만 분리할 수 있도록 했다. 분리 과정은 약 40분 이내에 완료된다.

연구팀은 이 기술의 임상 활용 가능성을 확인하기 위해 시신경척수염 스펙트럼 장애 환자 혈청을 분석했다. 이 질환은 성상교세포를 공격하는 자가면역질환으로 재발이 반복되며 신경학적 장애가 누적될 수 있어 질병 활성도 평가가 중요하다.

서울아산병원 바이오뱅크에 보관된 혈청 147건을 분석한 결과 재발 환자에서 교세포섬유산성단백질(GFAP) 수치가 안정기 환자보다 높게 나타났다. 반면 질환 진단 지표로 알려진 아쿠아포린-4 면역글로불린 G(AQP4-IgG) 수치는 재발 환자에서 감소하는 경향을 보였다. 연구팀은 이 지표가 환자 연령이나 신경학적 장애 정도와 관계없이 재발 상태를 반영했다고 설명했다.

또 다발성경화증과 파킨슨병 환자 혈청을 함께 분석한 결과 질환별로 다른 분자 패턴이 나타나 질환 감별 가능성도 확인됐다. 세포외소포 내부 마이크로RNA에서도 재발기에 특징적으로 변하는 신호가 관찰됐다.

연구팀은 혈액 기반 바이오마커가 임상에서 활용되면 반복적인 영상검사 부담을 줄이고 치료 반응 평가나 맞춤형 치료 전략 수립에도 활용될 수 있을 것으로 보고 있다.

이 교수는 "혈액 검사만으로 뇌 변화를 추적할 수 있는 가능성을 제시한 연구"라며 "대규모 환자군을 대상으로 추가 검증을 진행해 임상 적용 가능성을 확인할 계획"이라고 말했다.

이번 연구는 보건산업진흥원 희귀질환 진단기술개발 사업과 한국연구재단 중견연구자사업 지원을 받아 수행됐다.

박정연 기자 jy@asiae.co.kr