국내 연구진이 기존 방식보다 무려 1000배 이상 민감한 바이오센서를 개발하며 암을 포함한 각종 질병의 조기 진단 가능성을 획기적으로 끌어올렸다. 한국생명공학연구원 우의전 박사 연구팀이 주도한 이번 연구는 극미량의 질병 지표만으로도 신속하고 정확한 진단이 가능한 새로운 길을 열었다는 평가를 받는다. 이번 성과는 세계적인 학술지 '화학공학저널'에 게재되며 그 기술적 우수성을 입증했으며, 향후 진단 기술의 패러다임을 바꿀 핵심 기술로 주목받고 있다.

 

이번에 개발된 초정밀 바이오센서의 핵심은 두 가지 첨단 기술의 융합에 있다. 첫째는 일반 항체의 10분의 1 크기에 불과한 '나노바디'의 활용이다. 낙타과 동물에서 유래한 이 초소형 단백질은 크기가 작고 안정성이 뛰어나며 대량 생산까지 용이하다. 연구팀은 여기에 'CDR 그래프팅'이라는 독자적인 기술을 적용, 기존 항체에서 질병을 인식하는 핵심 부위만을 정밀하게 복제해 나노바디로 신속하게 전환하는 데 성공했다. 이를 통해 복잡한 동물 면역 실험 없이도 고성능의 맞춤형 나노바디를 단기간에 제작할 수 있는 플랫폼을 구축했다.

 

연구팀은 이렇게 제작된 고정밀 나노바디를 한국표준과학연구원이 보유한 '액체침지형 실리콘(SIS)' 센서 기술과 결합하여 세계 최고 수준의 민감도를 구현했다. SIS 센서는 액체 속에서 실리콘 표면의 빛 반사율 변화를 나노미터 수준으로 정밀하게 측정하는 첨단 광학 기술이다. 나노바디가 특정 질병 단백질과 결합할 때 발생하는 미세한 변화를 실시간으로 감지해 내는 원리다. 이 두 기술의 시너지를 통해 연구팀은 암과 염증의 주요 지표인 '인터루킨-6(IL-6)' 단백질을 1조 분의 1그램(4.5fg/mL)이라는 극미량 수준까지 검출하는 데 성공했다.

 

개발된 센서의 실효성은 실제 환자의 혈청 분석을 통해 명확히 증명됐다. 췌장암과 신장암 환자의 혈청을 분석한 결과, 건강한 사람의 혈청과 뚜렷하게 구분되는 신호를 확인하며 임상적 유효성을 입증했다. 핵심 지표인 인터루킨-6는 암뿐만 아니라 자가면역질환, 패혈증 등 다양한 질환의 발생 시 수치가 급격히 증가하기 때문에, 이번 기술은 광범위한 질병의 조기 진단 및 예후 관찰에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다. 나아가 이 기술이 상용화되면 병원은 물론 가정이나 응급 현장에서도 빠르고 간편하게 질병을 판별하는 시대가 열릴 전망이다.