알츠하이머 조기 진단 바이오마커 검출 방법 개발

의대 지용우 교수(용인 안과), 조한나 교수(강남 신경과)

의대 지용우 교수(용인 안과), 조한나 교수(강남 신경과), 공과대학 화공생명공학과 함승주 교수 연구팀이 알츠하이머병을 조기 진단하는 면역분석법을 개발해 눈물 속 바이오마커를 발굴했다. 

연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스 (Nature Communications, IF 16.6)’ 최근호에 게재됐다. 

알츠하이머병 진단에는 뇌와 눈이 연결돼 있기 때문에 안과 검사를 활용한다. 다른 검사와 달리 검사가 쉽고 비용도 저렴하다. 특히, 눈물은 중추신경계와 직접 연관돼 뇌신경계의 변화를 확인할 수 있어 알츠하이머병 진단의 주요 지표로 주목받고 있다. 

연구팀은 눈물로 알츠하이머병의 진단 가능성을 확인하기 위해 조기 진단 플랫폼을 개발하고 이를 이용해 생체표지자를 발굴했다. 

먼저 알츠하이머 환자군에서 생체표지자 후보물질을 선정하기 위해 고분해능 질량 분석기를 이용한 단백체 동정 분석을 실시했다. 분석 결과 CAP1 단백질을 유효한 후보물질로 확인할 수 있었다. 

연구팀은 유효 물질을 검출하는 고감도 센싱 플랫폼을 개발해 CAP1 단백질을 검증했다. 개발한 센싱 플랫폼은 유·무기 나노구조체 기반으로 면역분석법(SNAFIA)을 이용해 후보 물질을 선택적으로 검출할 수 있다. SNAFIA는 항원-항체 반응을 통해 방출되는 증폭 형광 신호를 이용하기 때문에 진단에 효과적이다. 

연구팀은 눈물 샘플을 SNAFIA로 분석한 결과 질병 진행 단계에 따라 CAP1 단백질이 증가하는 것을 확인했다. 진단 정확도를 나타내는 곡선하면적(AUC) 값은 경도인지장애와 알츠하이머병 집단에서 각각 0.762, 0.971이었다. 즉, SNAFIA는 정상 집단 대비 알츠하이머병을 97.1% 진단했을 뿐 아니라 알츠하이머 전단계인 경도인지장애 환자도 76.2% 진단하며 조기 스크리닝 가능성을 입증했다. 

센싱 플랫폼 분석 결과는 인지기능검사(MMSE) 결과와 유의한 상관관계를 보여 알츠하이머병 진단 유효성에 신뢰도를 더했다. 

지용우 교수는 “향후 콘텍트렌즈나 인공수정체와 같은 안과 의료기기에 SNAFIA 플랫폼을 통합함으로써 알츠하이머병의 실시간 모니터링도 가능할 것”이라고 말했다. 

연구를 통해 개발한 면역분석법은 ‘이중 항체 연결 면역 샌드위치 분석을 이용한 타겟 바이오마커 검출 방법’이라는 발명 명칭으로 2022년 1월 특허 등록됐다.