[mdtoday = 이승재 의학전문기자] 알츠하이머병과 파킨슨병의 증상이 나타나기 전 단계에서 한 번의 혈액 검사로 두 질환을 조기 진단할 수 있는 혁신적인 센서 플랫폼 기술이 개발됐다.

혈액 내 구조 변형 단백질을 정밀 측정하는 면역-적외선 센서(immuno-infrared sensor) 기술의 기전과 확장성을 다룬 연구가 국제 학술지 '물리화학 저널 B(The Journal of Physical Chemistry B)'에 실렸다.

고령화가 가속화됨에 따라 알츠하이머병과 파킨슨병 환자가 급증하고 있으며, 이는 환자 가족의 고통을 넘어 보건의료 시스템에 막대한 부담을 지우고 있다.

현재의 임상 진단은 환자에게 인지 저하나 운동 장애 등 뚜렷한 증상이 발현된 이후에야 이루어지는 '증상 중심'에 머물러 있어, 진단 시점에는 이미 뇌 세포의 비가역적인 손상이 대규모로 진행된 경우가 대부분이다.

학계에서는 알츠하이머병의 아밀로이드 플라크나 파킨슨병의 루이소체 같은 불용성 단백질 침착물이 뇌에 쌓이기 전, 즉 증상이 없는 아주 이른 시기에 치료를 시작해야 치료 극대화 효과를 거둘 수 있다는 비전이 확립되어 왔다.

독일 루르 보훔 대학교(Ruhr University Bochum) 클라우스 게르베르트(Klaus Gerwert) 교수 연구팀은 특이적 항체를 활용해 복잡한 체액 속에서 변형된 병리 단백질 유발 인자를 직접 격리하고 분석하는 신개념 혈액 진단 센서를 개발했다.

연구팀은 알츠하이머병의 핵심 마커인 아밀로이드 베타(Aβ) 단백질과 파킨슨병의 원인이 되는 알파-시누클레인(α-Syn) 단백질이 비정상적으로 접히는 미스폴딩 구조 변형 정도가 신경퇴행성 변화를 가장 먼저 알리는 초조기 지표라는 점에 착안했다.

연구팀은 특허받은 독자적인 표면 화학 기술을 통해 센서 표면에 특이 항체를 안정적으로 고정하는 동시에, 특수 차단층을 형성해 혈액 내 다른 복잡한 단백질들이 비특이적으로 결합하는 간섭 현상을 원천 차단했다.

이를 바탕으로 높은 민감도를 자랑하는 최첨단 양자 카스케이드 레이저(QCL) 기술과 적외선 분광학을 결합하여, 배경 수치에 묻혀 있던 병리 단백질 고유의 2차 구조 특이적 적외선 스펙트럼만을 차분 분광법(difference spectroscopy)으로 정밀 추출하는 데 성공했다.

특히 이번에 도입된 양자 카스케이드 레이저 기술은 여러 표본을 동시에 정밀 측정할 수 있는 높은 확장성(Scalability)을 갖추고 있어, 향후 대규모 인구 집단을 대상으로 하는 일반 예방 검진이나 국가 스크리닝 프로그램에 표준 체계로 도입될 수 있는 강력한 임상적 장점을 지닌다.

현재 이 면역-적외선 센서 기술은 게르베르트 교수가 설립한 바이오벤처 '베타센스(BetaSENSE)'를 통해 실제 제약업계의 파킨슨병 백신 등 신약 후보 물질의 효능을 검증하는 임상 연구 및 수탁 연구에 활발히 유용되고 있다.

연구진은 이러한 결과를 바탕으로 면역-적외선 센서 기반의 혈액 진단 플랫폼이 뇌 조직 손상 전 알츠하이머병과 파킨슨병의 생물학적 기전을 분자 수준에서 포착하는 혁신적인 초조기 스크리닝 도구이며, 신약의 치료 기회를 적기에 제공해 퇴행성 뇌 질환의 대중적 관리를 이끌어갈 새로운 이정표가 될 것이라고 결론지었다.