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의료진 연구개발 노력, 차세대 진단 기기 등장 서막
마이크로니들 기반 패치·뇌종양 진단 분자 탐침자 개발
[기사입력 2020-06-05 06:42]

임신중독증, 뇌종양 등을 진단할 수 있는 차세대 기기가 국내 의료진에 의해 개발돼 상용화 기대감을 높이고 있다.

5일 의료계에 따르면 부산대학교병원, 서울대학교병원 의료진이 임신중독증 선별용 마이크로니들 기반 무통진단 패치 및 뇌종양 진단 분자 탐침자를 개발하는데 성공했다.

부산대학교병원 산부인과 이규섭·김승철 교수팀은 동대 바이오소재과학과 양승윤·안범수 교수, 광메카트로닉스공학과 김규정 교수와 임신중독증 선별용 마이크로니들 기반 진단패치를 개발, 피부에 1분간 부착하면 극미량(나노그램)으로 존재하는 바이오마커를 검출, 신속·정확한 임신중독증 조기 진단이 가능함을 입증했다.

임신중독증은 임신 20주 이후에 단백뇨를 동반하는 고혈압성 질환이지만 주요한 증상으로 알려진 단백뇨, 고혈압 등의 증상이 나타나지 않는 임신중독증도 있어 진단에 어려움을 겪는 경우가 많고 치료시기를 놓치는 경우가 상당 수 있다.

임산부의 5-7%가 임신성 고혈압과 임신중독증이 나타나며, 심한 경우는 태아와 임신부가 사망할 수 있어 조기 진단이 중요하다.

임신중독증 진단을 위해 많이 쓰는 방법은 채혈을 통한 검사가 있는데 진단결과가 비교적 정확하지만 고통을 수반하고 분석도 약 2주 이상 걸린다.

비침습적인 검사도 있으나 정확도가 낮은 문제점이 있다.

연구팀은 이러한 문제점들을 해결한 나노다공성 구조의 마이크로니들 무통 진단패치를 개발했다.

이 패치 하나로 임신중독증 관련 바이오마커 3종을 한 번에 검출해내어 채혈수준으로 진단의 정확도를 높이고 결과를 1시간 안에 확인 가능함을 동물모델을 통해 입증했다.

또 휴대용 형광 분석 장치와 스마트폰을 연결해 쉽게 결과를 확인할 수 있어 현장 진단 기기로서의 가능성도 확인했다.

양승윤 교수는 "이번 연구는 임신중독증 조기진단이 가능한 채혈수준의 고감도 피부 진단 패치를 세계 최초로 개발했다"며 "또 휴대용 장비를 이용해 현장 확인이 가능하여 신종 바이러스 감염 등 비대면이 필요한 시기이거나 저개발국가 등 진료가 힘든 장소에서도 진단 검사를 할 수 있다는데 의미가 있다"고 말했다.

국내 연구진이 5분 이내에 신속하고 정확하게 뇌종양과 정상 뇌 조직을 구별할 수 있는 분자 탐침자를 개발했다.

서울대병원은 최근 서울의대 강재승·박철기·김예진 교수팀이 경희의대 김도경 교수와 함께 종양 부위의 특이적 정밀진단 및 영상화가 가능한 분자 탐침자(Molecular Probe) 개발에 성공했다고 발표했다.

연구팀은 종양 부위에 비정상적으로 시스테인(Cysteine)이 높게 발현한다는 점에 착안했다.

시스테인에 높은 감도로 반응해 광학적 특성 변화를 보여 뇌종양 세포뿐 아니라 질병 부위를 구별할 수 있는 탐침자를 개발했다.

악성 뇌종양인 교모세포종은 다른 종양에 비해 악성도가 매우 높고 수술 후 재발할 경우 재수술이 상대적으로 어렵다. 전체 뇌종양의 15%를 차지하나 원인은 불분명하고, 예방법도 없다. 환자의 생존을 위해서는 정밀진단과 추적관찰이 가장 중요한 요소로 꼽히는 이유다.

일반적으로 초기 단계의 종양은 수술 치료가 보편적이다. 종양 발생 부위의 완전한 절제가 예후와 재발 방지에 중요하기 때문에 신속하게 정상조직과 종양을 구분해야 한다. 

지금까지는 주로 조직학적 검사를 통해 종양 발생 부위의 완전한 절제 유무를 확인했다. 일반적으로 MRI, CT, PET, 조직검사 등 정교하고 다양한 방법을 사용하지만 비교적 간단한 진단 방법이 거의 없었다.

반면 연구팀에서 개발한 탐침자를 활용하면 종양세포에 대한 높은 민감도와 정확성을 바탕으로 5분 이내에 뇌종양 조직에서 종양 부위만을 형광 영상화가 가능해진다.

이 탐침자는 생체 내 표적인 시스테인과 특이적으로 선택적 화학 결합을 해 표적의 위치를 형광 기반으로 영상화할 수 있는 분자 물질이다.

연구 결과 정상 뇌 조직(사진 왼쪽)과 교모세포종의 조직(사진 오른쪽)에 새로 개발한 탐침자를 스프레이 형태로 분사했을 경우 1분 이내에 뇌종양 조직에서만 붉은색으로 변하는 것이 확인됐다.

탐침자를 통해 빠른 시간 내에 뇌종양과 정상 뇌 조직 구별이 가능해 진 것이다. 

연구팀은 이 탐침자가 교모세포종의 정밀진단과 치료를 위한 새로운 바이오마커로 활용될 것으로 기대된다고 강조했다.

강재승 교수는 "면역기관을 포함한 인체의 각종 장기에서 독성이 없음을 확인함으로써 탐침자의 임상 적용 가능성을 확인했다"며 "개발된 탐침자는 다양한 기초연구에서의 응용뿐만 아니라 수술 현장에서 영상기반 수술 적용이 가능하다는 점에서 중요성을 가진다"고 말했다.

한편 이 연구는 한국연구재단의 바이오의료기술개발사업, 중견연구자지원사업, 엔테라퓨틱스의 지원을 받아 진행됐으며 연구 결과는 최근  다학제 연구의 세계적 학술지인 '케미컬 사이언스(Chemical Science)'에 게재됐다. 


김양순 기자  ehealth@e-healthnews.com
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