KISTI의 과학향기

피나 뇌척수액 같은 체액으로 우울증 같은 정신질환을 진단할 수 있는 센서가 나왔다. 한국과학기술연구원 생체분자인식연구센터 이관희 책임연구원팀은 체익 속 신경전달물질로 우울증, 파킨슨병 같은 여러 질병을 동시에 진단할 수 있는 바이오센서를 개발했다. 

 

우울증, 불면증, 공황장애, 치매 같은 정신질환은 환자 행동과 판단에 기반해 진단을 내린다. 행동이상이 나타나는 경우에만 진단이 가능하다는 의미다. 정밀 진단을 하려면 자기공명영상(MRI), 컴퓨터 단층촬영(CT) 검사를 해야 하지만 비용이 비싸고 영상을 판독하는 과정에서 의사의 주관적 판단이 개입될 수 있다.

 

뇌와 관련된 생체활동에 중요한 역할을 하는 체액 내 신경전달물질의 불균형을 정신질환의 지표로 활용하는 연구가 진행되고 있다. 신경전달물질은 대부분 분자량이 작고 유사한 화학구조를 가지고 있어 선택적으로 검출하기 위해 액체 크로마토그래피 등 고가 대형 장비와 전문인력이 필요하다는 한계가 있었다.

 

연구팀은 신경전달물질이 선택적으로 흡착될 수 있는 다공성 재료인 '전도성 금속 유기 구조체(MOF)'를 필름 형태로 제작해 현장형 전기신호 센서에 적용했다. 각 신경전달물질들은 크기와 전하세기, 화학결합 친화도가 서로 달라 MOF에 흡착되는 정도가 다르다. 연구팀은 이를 활용해 신경전달물질의 종류와 양에 따라 전기신호가 다르게 나타나는 바이오센서를 만들어냈다.

 

이 바이오센서는 화학구조가 유사한 여러 종의 신경전달물질을 정확히 구분하고 고감도 정량검출이 가능했다. 예를 들어 우울증 환자에게서는 세로토닌, 파킨슨병 환자에게서는 도파민이 낮은 농도로 관찰되는데 하나의 바이오센서로 여러 신경전달물질의 불균형을 측정할 수 있다.

 

연구팀은 "개발된 기술은 신경전달물질의 정량적 분석결과를 기반으로 정신질환을 조기 진단할 수 있다는 장점이 있다"며 "추후 임상중개 연구로 확장해 MRI, CT 등 추가의 정밀검사가 필요한 대상을 스크리닝 할 수 있는 검진기술로 개발할 예정"이라고 밝혔다.

 

해당 연구 결과는 Chemical Engineering Journal에 게재됐다.