홍용근 교수와 라제시 박사 등 관계자들이 단체 촬영을 하고 있다. (사진=인제대 제공)

인제대학교 홍용근 교수 연구팀이 퇴행성 뇌 질환 조기 진단의 핵심인 체내 잉여 과산화수소량을 신속하고 정확하게 검출할 수 있는 새로운 나노바이오센서를 개발했다.

잉여 과산화수소와 관련이 있는 산화 스트레스는 세포에서 발생하는 주요 화학적 스트레스 중 하나로 세포손상을 유발하는 데 영향을 미친다. 특히, 뇌 조직에서 산화 스트레스가 증가하면 뇌세포가 손상 또는 변성됨으로써 뇌 질환의 발생 및 진행을 촉진할 수 있다.

따라서 퇴행성 뇌 질환의 조기 진단에서는 신속하고 정확하게 잉여 과산화수소량을 검출해 진단하는 것이 중요하다. 예방 조치를 취하거나 조기 치료를 시도해 질병의 진행을 늦추고 치료 계획을 최적화하는 데 도움이 된다.

하지만 이러한 기술은 현재까지 주로 암 치료에 적용하였고, 그 결과는 과도한 잉여 과산화수소와 가혹한 산성 조건의 필요성으로 인해 임상적 적용에 한계가 있었던 것이 현실이다.

홍용근 교수 연구팀은 이러한 문제점을 해소하고 임상적 적용의 한계를 극복하기 위해 세포에서 생성된 잉여 과산화수소를 비색법으로 현장에서 신속·정확하게 감지할 수 있는 휴대용 나노바이오 센서를 개발했다.

외부의 물리․화학적 자극이 필요한 전통적인 방법과 달리 나노센서의 방식은 펜톤 반응을 통한 활성산소종 생성을 위해 종양 미세 환경에서 잉여 과산화수소를 활용하는 화학 역학 치료기법이 특징이다. 이 나노센서는 종양에 대한 표적 조영제 역할도 한다.

이 혁신적인 접근법은 생체 내 조건에서 외부의 에너지 자극 없이 충분한 활성산소종을 선택적으로 생성하면서 신생 암 치료를 위한 새로운 길을 제시하고 임상적 진전을 이룰 것이라는 평가다.

본 연구의 제1저자로 참여한 라제시 박사는 "이번에 개발한 기술은 다양한 퇴행성 질환의 조기 진단법 개발을 위한 연구 과정에서 도출됐다"며 "상용화를 위한 추가 연구를 통해 범용성 진단키트 개발 및 신생 암의 진단 및 치료에 충분히 활용할 수 있을 것으로 기대한다"고 전했다.

본 연구의 책임자인 홍용근 교수는 "나노기술 기반 접근 방식은 극미량의 바이오마커 검출로 질병의 조기 진단이 가능할 뿐만 아니라 환자들에게 '정확성', '접근성', '범용성'을 제공하면서 질병의 예방과 치료의 동시 구현 및 보건의료 분야에 중요한 통찰력을 제공할 것으로 생각한다"고 말했다.