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질병 진단 바이오마커 개발, 신개념 진단기기 예고
신장 질환·알츠하이머 등 편하고 저렴하게 진단 가능
[기사입력 2020-01-29 06:45]
△질병 진단용 바이오마커들이 등장하고 있다.

질병 진단 바이오마커 개발, 진단기기 등장 예고
신장 질환·알츠하이머 등 편하고 저렴하게 진단 가능

국내에서 각종 질환의 진단에 필요한 바이오마커를 개발, 새로운 진단장치 등장을 예고하고 있다.

바이오마커는 단백질이나 대사 물질 등을 이용해 몸 안의 변화를 알아낼 수 있는 지표로서 진단 장비의 기초가 되는 장치다.

업계에서는 이러한 바이오마커의 등장으로 진단기기의 새 지평을 열 것으로 기대하는 중이다.

◆ 신장질환 선별 바이오마커 개발

차의과학대학교 의생명과학과 백광현 교수와 분당차병원 신장내과 이소영 교수팀은 단백질분해효소 'YOD1'가 'Hippo 신호전달'에 관여해 신장질환이 일어나는 메커니즘을 규명, 향후 신장질환의 새로운 진단키트와 치료제 개발에 토대를 마련했다는 평가를 받고 있다.

연구팀은 신장 섬유화 연구에서 많이 사용되는 'Unilateral Ureter Obstruction(UUO, 일측성 요관 폐쇄)' 마우스 모델에서의 신장 크기가 일반 신장 크기보다 증가하는 경향을 발견했고 해당 현상이 'Hippo 신호전달'과 연관성이 있으리라는 전제 하에 연구를 진행했다.

Hippo 신호전달은 생체조직의 크기를 결정하고 그 조직의 항상성을 유지하는데 중요한 역할을 담당하며 이러한 Hippo 신호전달이 정상적으로 조절되지 않는다면 암을 비롯한 다양한 질환을 유발하는 것으로 알려졌다.

이에 연구팀은 정상 신장과 UUO모델 신장에서 양적 차이를 보이는 단백질분해조절 효소를 탐색, Hippo 신호전달에 관여하는 5가지 단백질조절효소 USP6, USP19, PSMD14, YOD1, USP26를 확인했다.

이중 YOD1의 수준에 따라 신장의 크기가 조절되는 기전을 밝혔다. 이는 'YOD1'의 수준이 조절되지 못하면 세포의 항상성이 무너져 신장암을 비롯한 신장질환 발생에 영향을 줄 수 있다는 것을 의미한다.

◆ 피 한 방울로 중증 알츠하이머 진단

한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 박찬범·스티브 박 교수팀은 용액 위에 떠 있는 나노입자를 표면 압력을 조절해 원하는 배열로 단층 제작하는 기법인 '랭뮤어 블로젯 기술'을 이용해 고밀도로 탄소나노튜브를 정렬해 정확도 88%의 알츠아이머 진단 센서를 개발했다고 15일 밝혔다.

알츠하이머병은 양전자 단층촬영(PET)이나 자기공명영상진단(MRI) 장비를 사용해 진단하지만, 가격이 비싸 저렴하면서도 정확한 진단 기술의 필요성이 제기된다.

탄소나노튜브는 지름이 나노미터(㎚·10억분의 1m) 수준인 원기둥 모양의 탄소 소재이다.

무작위로 방향성을 가질 때보다 정렬할 때 저항을 최소한으로 줄임으로써 분석물 측정의 민감성을 높일 수 있다.

실제 개발된 센서는 기존 탄소나노튜브 기반 바이오센서 대비 100배 이상의 민감도를 보였다. 

이 센서는 알츠하이머병의 대표적인 바이오마커인 '베타-아밀로이드 42'·'베타-아밀로이드 40'·'총-타우 단백질'·'과인산화된 타우 단백질' 등 4가지 종류의 농도를 동시에 측정할 수 있다.

개발된 센서를 이용해 실제 알츠하이머 환자와 정상인의 혈액 샘플을 비교해 4종의 바이오마커 농도를 측정한 결과 민감도는 90%, 정확도는 88.6%를 보였다.    

기존 센서보다 측정 방식이 간편하고 제작 비용도 저렴하다고 연구팀은 설명했다.

◆ 치료제 없는 난치성 천식 감별·치료 바이오마커 개발

포항공대 이승우 교수·순천향대 부천병원 박춘식 교수 연구팀은 기도 내에 존재하는 '과립구자극인자(G-CSF)'가 호중구 천식을 분류할 수 있는 바이오마커가 될 수 있다는 것을 확인했다.

천식은 기관지가 특정 물질에 과민하게 반응하는 염증 질환으로 대부분 천식을 일으키는 염증세포인 '호산구'가 기도에 쌓이면서 발병한다.

일부 백혈구 내 '호중구' 세포가 분비하는 염증 물질로 인해 기도가 손상되는 천식 환자군이 확인됐는데 호산구 천식 환자와 달리 스테로이드 제제에 저항성을 보인다.

호중구 세포가 스테로이드에 의해 사멸하지 않아 호중구 천식에는 현재까지 특별한 치료제가 없는 실정이다.

연구팀은 동물 실험을 통해 골수에서 백혈구를 만드는 데 관여하는 것으로 알려진 과립구자극인자가 호중구 천식 환자에서 호산구 천식 환자와 비교해 12배 이상 높게 발현된다는 사실을 확인했다.

실제 호중구 천식 환자의 가래에서도 과립구자극인자가 호산구 천식 환자보다 3배 이상 높게 발현됐다.

과립구자극인자가 호중구 천식 환자에서 높게 나타나는 원인도 밝혀냈다.

호중구 천식의 원인이 되는 염증 물질이 기도 상피세포를 자극하면 과립구자극인자가 분비되고, 과립구자극인자는 혈류를 통해 골수로 이동, 호중구 생성을 촉진함으로써 천식을 악화시키는 것으로 나타났다.

실제 항체를 이용해 과립구자극인자를 만드는 염증 물질을 억제하자 과립구자극인자가 눈에 띄게 줄면서 천식 반응이 감소했다고 연구팀은 전했다. 


강찬우 기자  ehealth@e-healthnews.com
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