인제대 홍용근 교수 연구팀이 퇴행성 뇌 질환 조기 진단의 핵심인 체내 잉여 과산화수소(H202)량을 신속하고 정확하게 검출할 수 있는 새로운 나노바이오센서를 개발했다.
잉여 과산화수소와 관련이 있는 산화 스트레스는 세포에서 발생하는 주요 화학적 스트레스 중 하나로 세포 손상을 유발하는 데 영향을 미친다.
특히 뇌 조직에서 산화 스트레스가 증가하면 뇌세포가 손상이나 변성됨으로써 뇌 질환의 발생과 진행을 촉진할 수 있다.
퇴행성 뇌 질환의 조기 진단에서는 신속하고 정확하게 잉여 과산화수소량을 검출해 진단하는 것이 매우 중요하다. 예방 조치를 취하거나 조기 치료를 시도해 질병의 진행을 늦추고 치료 계획을 최적화하는 데 도움이 되기 때문이다.
홍용근 교수 연구팀은 임상적 적용의 한계를 극복하고자 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(ROS) 생성을 위해 종양 미세 환경에서 잉여 과산화수소를 활용하는 화학 역학 치료 기법이 특징이다. 이 나노센서는 종양에 대한 표적 조영제 역할도 한다.
이 혁신적인 접근법은 생체 내 조건에서 외부의 에너지 자극없이 충분한 활성산소종을 선택적으로 생성해 신생 암 치료를 위한 새로운 길을 제시했다는 평가다.
이 연구의 제1 저자로 참여한 라제시 박사(Dr. Rajesh)는 "이번에 개발한 기술은 다양한 퇴행성 질환의 조기 진단법 개발을 위한 연구 과정에서 도출됐다. 상용화를 위한 추가 연구를 통해 범용성 진단키트 개발과 신생 암의 진단이나 치료에 충분히 활용 할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
연구 책임자인 홍용근 교수는 "나노기술 기반 접근 방식은 극미량의 바이오마커 검출로 질병의 조기 진단이 가능하다. 환자들에게 '정확성'과 '접근성' '범용성'을 제공하면서 질병의 예방과 치료를 동시에 구현할 수 있다는 점에서 의미가 있다"고 전했다.
이 연구는 미국화학협회에서 발행하는 국제학술저널 'ACS Applied Materials and Interfaces' 최근호에 게재됐다.
