생명연-성균관대, '용혈성 요독 증후군' 조기진단 기술 개발

용혈성 요독 증후군(Hemolytic Uremic Syndrome)의 조기진단 기술이 국내에서 개발됐다.

한국생명공학연구원은 환경질환연구센터 이무승 박사 연구팀과 성균관대 권오석 교수 연구팀이 '그래핀(graphene)'을 활용해 초민감 바이오센서를 제작, 용혈성 요독 증후군을 조기에 진단할 수 있는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

(왼쪽부터) 생명연 이무승 박사, 이경수 박사. 한국생명공학연구원 제공

용혈성 요독 증후군은 환자의 혈소판 감소, 신장 기능 마비 등 합병증을 야기해 심한 경우 신장 투석을 받아야 하거나 장기손상으로 평생 고통받을 수 있는 질병이다.

하지만 초기에는 단순 복통, 설사 등 장염과 비슷한 증상만 보여 조기에 발견하는 게 매우 어렵다.

현재 용혈성 요독 증후군 진단은 혈액 검사, 효소면역분석을 통해 이뤄진다. 단 이들 진단법은 실험실 기반의 검사로 질병을 판독하는 데 시간이 오래 걸리고 숙련된 전문가가 필요해 현장에서 즉시 활용되기 어려운 한계를 보인다.

공동연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 그래핀에 주목했다. 그래핀은 연필심의 주성분인 탄소가 벌집처럼 얇게 배열된 물질로 전기 전도성이 우수하고, 극한의 민감도로 미세한 생체신호 검출이 가능한 이점을 가졌다.

그래핀 고유의 특성을 이용해 공동연구팀은 펨토그램 수준의 극미량 독소를 직접 검출할 수 있는 바이오센서를 개발했다. 이 센서는 기존 검사법과 달리 형광 표지자나 복잡한 전처리 과정 없이 전기 신호의 변화만으로도 결과를 확인할 수 있게 한다.

특히 생체적합성 검증을 위한 동물실험(생쥐 혈액·대변 샘플)에서 공동연구팀은 우수한 재현성과 신속성을 확인, 기존 검사법이 감지하지 못한 낮은 농도의 독소를 포착하는 게 가능하다는 것을 입증했다.

이번 연구 성과는 치명적 신장 질환인 용혈성 요독 증후군을 조기에 진단할 수 있는 길을 열어 유병자의 생존율을 높이고 의료비를 줄이는 데 기여한다는 데 있다.

나아가 공동연구팀은 개발한 기술이 집단 식중독 확산 차단, 공중보건 대응력 강화, 차세대 진단기기 산업 경쟁력 확보 등에 도움이 될 것으로 기대한다.

이 박사(연구책임자)는 "공동연구팀이 개발한 바이오센서는 극미량의 독소도 포착할 수 있어 조기진단으로 환자의 생명을 지키고 치료 효과를 극대화하는 데 기여할 것"이라며 "무엇보다 감염병 대응, 식품 안전 그리고 차세대 바이오 진단 산업 전반에 활용될 수 있어 사회적 파급력이 클 것으로 기대한다"고 말했다.

한편 이번 연구는 식품의약품안전처, 과학기술정보통신부, 나노종합기술원 및 생명연 주요 사업의 지원으로 수행됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr