대구한의대, 비만 조기진단이 가능한 바이오센서 개발

극미량의 환자 혈액만으로 간편, 정확하게 비만 진행 상태 식별

▲ 제약공학과 연구팀(앞줄부터 김지홍, 조채환 학생, 박종필 교수) ⓒ대구한의대학교

대구한의대학교 제약공학과 박종필 교수는 미래창조과학부 중견연구자지원사업 과제의 지원을 받아 대구한의대, 중앙대, 계명대 의대 연구팀과 협력연구를 통해 '비만 조기진단이 가능한 바이오센서'를 개발했다.

그동안 자료에 의하면 보건의료와 공중보건 기술이 발전하면 할수록 수명 증가에는 기여해 왔지만 역설적으로 과체중과 비만율은 지속적으로 높아지고 있다. 비만인은 정상체중인 사람에 비해서 수명이 8~10년 정도 짧아지고 사망위험이 15kg 증가할 때마다 30%씩 증가하는 것으로 보고되고 있다.

비만은 사회적으로 많은 영향을 미치는데 삶의 질 저하, 노동시장의 생산성 저하, 의료비 지출 증가, 만성질환 증가 등 매우 심각한 상황을 야기하고 있다.

무엇보다도 사전 예방이 가장 효과적인 방법이나 개인수준에서 위험요인을 감소시키고 현실화하는데 상대적으로 효과가 제한적인 점을 감안할 때 보다 간편하고 정확하게 조기진단이 가능한 기술개발이 절실히 필요한 상태이다.

이번 연구에서는 단백질 인지기술과 간단한 분자 모델링 기법을 활용하여 비만예측이 가능한 바이오마커를 정확하게 식별할 수 있는 펩타이드 리셉터 발굴을 통해 화학적 합성법으로 펩타이드 리셉터를 합성해 금속표면에 고정화한 후 환자의 혈액을 이용, 아주 극미량의 바이오마커 단백질을 검출할 수 있는 바이오센서를 개발했다.

주목할 만한 실험 결과로 정상인, 비만 전단계, 고도 비만 환자 혈액을 테스트하였을 때 통계적으로 의미있는 결과를 얻었고, 이러한 연구 결과는 기존 진단법에 비해 간편하고 정확하게 비만의 진행 과정을 모니터링할 수 있게 된 것이다.

이번에 개발된 기술은 다소 불편하고 시간이 많이 걸리는 기존의 검출방법을 사용하지 않고도 극미량의 환자 혈액만으로도 아주 간편하고 정확하게 비만의 진행 상태를 식별할 수 있는 성능을 가지고 있는 것으로 나타났다.

연구 결과의 또 다른 학술적 의미로서는 비싼 가격의 항체와 고가의 분석기기를 사용하지 않고도 아주 정확하게 바이오마커 단백질을 검출할 수 있는 새로운 작동 방식의 바이오센서를 개발했다는 것이다.

박종필 교수는 “상용화를 위해서는 더 많은 환자 혈액을 대상으로 바이오센서 성능을 보완하고 밸리데이션을 거쳐야 하는 과정이 남아 있어 상용화하는데는 다소 시간이 걸리겠지만, 극미량의 환자 혈액만으로 비만 상태를 진단할 수 있는 획기적인 개발이라”고 자신했다.

이번 연구는 석사과정의 조채환 학생과 김지홍 학생이 주도했으며, 연구 성과는 바이오센서와 분석화학분야 국제학술지 “바이오센서 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics, IF: 9.518)” 7월 5일 온라인 판에 게재됐고, 관련 기술들은 특허 등록을 마친 상태이다.