용인세브란스병원, 가능성 제시
눈물 속 성분을 분석해 알츠하이머병(노인성 치매)을 조기 진단하는 방법이 개발됐다. 콘택트렌즈나 인공 수정체 등과 결합하면 알츠하이머병을 모니터링하는 데도 도움이 될 것으로 보인다.
지용우 용인세브란스병원 안과 교수, 함승주 연세대 화공생명공학과 교수 공동 연구팀은 눈물 속 바이오마커를 활용해 알츠하이머병을 조기 진단하는 기술을 개발했다.
눈은 인체 구조적으로 뇌와 연결됐다. 눈에서 분비되는 눈물 속 성분을 분석하면 뇌신경계 질환 변화를 확인할 수 있다.
이를 진단에 활용하면 복잡한 준비 과정이 필요 없어 비용을 낮출 수 있다. 눈 검사로 뇌 질환을 진단하기 위한 연구가 잇따르는 이유다.
연구팀은 알츠하이머병 환자의 눈물 샘플 기반 바이오마커를 발굴하고, 저비용·고감도 센싱 플랫폼을 개발해 알츠하이머병 조기 진단 새로운 틀을 마련하고자 연구를 수행했다.
연구팀은 대표 환자군에서 바이오마커 후보 물질을 탐색·선정하기 위해 고분해능 질량 분석기로 단백체 동정 분석을 진행했다. 이후 유효한 물질을 고감도로 검출하는 센싱 플랫폼을 개발해 눈물 샘플을 검증했다.
연구팀의 센싱 플랫폼은 선정된 후보 물질만 선택적으로 검출하는 유·무기 나노 구조체 기반의 면역분석법(SNAFIA)에 기초한다. 면역분석법은 항원-항체 반응을 통해 새로운 바이오마커 발굴에 즉각 적용할 수 있도록 기능화됐다. 이에 다양한 질병 진단에 적용할 수 있고, 질병의 조기 진단에도 효과적이다.
연구 결과, 대표 환자군에서 검출한 바이오마커 후보 물질인 CAP1 단백질이 알츠하이머병 바이오마커로 유효하다는 걸 확인했다. 눈물 샘플을 대상으로 SNAFIA 분석을 시행한 결과, 질병 진행 단계에 따라 CAP1 단백질 존재를 나타내는 형광 신호 값이 점진적으로 증가했다.
경도인지장애 집단과 알츠하이머병 집단에서 곡선하면적(AUC) 값은 각각 0.762, 0.971로 정상 집단보다 유의미하게 나타났다. 또 연구팀은 인지 기능 검사(MMSE) 결과와 센싱 플랫폼 분석 결과에서도 유의미한 상관관계가 있음을 밝혀냈다. 이로써 센싱 플랫폼과 눈물을 통한 알츠하이머병의 비침습적 진단의 유효성을 제시했다.
지용우 교수는 “SNAFIA 분석처럼 간편하고 정확한 체액 기반 비침습적 측정 기술은 고통을 동반하는 동시에 고비용인 기존 알츠하이머병 검사의 문제점을 개선하고 조기 진단을 위한 효과적인 도구가 될 것”이라고 했다. 지 교수는 “향후 콘택트렌즈나 인공수정체 같은 안과 의료기기에 연구팀의 SNAFIA 플랫폼을 통합해 알츠하이머병을 실시간으로 모니터링하는 효과도 기대할 수 있다”고 덧붙였다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 실렸다.
