“광학신호 10만배 증폭”…표준硏, 알츠하이머 조기진단 체외 플랫폼 공개

광학신호 증폭 기반의 초고감도 체외진단 기술이 알츠하이머 등 퇴행성 뇌질환 정밀의료의 패러다임을 전환하고 있다. 한국표준과학연구원(KRISS)은 체액 속 극미량의 알츠하이머병 바이오마커를 기존 대비 약 10만배 민감하게 정량 검출할 수 있는 ‘표면증강 라만분광법(SERS) 기반 초고감도 다중 정량 진단 플랫폼’을 개발했다. 업계는 이번 발표를 체외진단 분야의 글로벌 혁신 신호탄으로 평가한다.

이번 플랫폼의 핵심은 분자가 내는 고유 광학신호를 나노구조로 수억 배 증폭해, 환자 혈액이나 뇌척수액에 들어 있는 극저농도 아밀로이드 베타(Aβ) 단백질 42·40을 신속하게 조사·정량 분석한다는 점이다. 그 결과 기존 효소면역측정법(ELISA)이 가진 민감도 한계를 뛰어넘어, 환자의 체액에서 천조분의 1그램 이하 극미량도 동시 검출 가능해졌다. SERS 기술은 빛이 분자와 상호작용할 때 발생하는 미세 신호를 금속 나노입자로 증폭, 신호의 균일성과 반복 정확도가 정밀 진단의 관건이다.

연구진은 해바라기 구조 단면의 식별형 다종 금 나노입자를 자체 개발해 신호 불균일성 문제를 해소했다. 나노입자 내부·표면 고밀도 증폭 지점을 통해 한 입자당 강력하고 유사한 신호를 구현했고, 그 결과 다양한 표적분자를 한 번에 구별·정량이 가능해졌다. 이러한 진단 방식은 기존 영상진단(PET, MRI) 대비 비용이 낮고 간편하며 조기 진단, 치료 모니터링까지 확장 응용된다.

실제 진단 과정에서 연구진은 ID를 부여한 다중 검출 SERS 나노입자를 활용, 알츠하이머 병변 핵심지표인 Aβ42·Aβ40 비율까지 동시 연산해 진행도 판단에도 유리하다는 실험 결과를 확보했다. 이는 동일 플랫폼에서 극미량 단백질을 동시에, 고정확도로 분별한 세계적 수준의 체외진단 기술로 평가받는다.

해외 주요 연구기관들도 혈장 기반 조기진단·모니터링의 임상 적용을 서두르고 있다. 미국 NIH나 유럽 내 바이오벤처의 혈액 바이오마커 진단 연구 역시 민감도, 재현성, 범용성 등에서 경쟁 중이지만 SERS의 신호증폭률, 다중동시진단 기술력에서 표준연 행보에 업계가 주목하는 분위기다.

국내는 아직 영상진단 의존이 높고, 보험 등재나 의료기기 규제 이슈가 있다. 그러나 저비용 체외시료 기반 진단은 정책적으로도 조기진단·노령질환 관리 시대의 핵심 인프라로 꼽히고 있다. 전문가들은 이번 기술이 특히 대규모 생산·다중질병 대응의 범용성이 높으며, 암·뇌질환·감염병 등 다양한 질환 조기진단 시장 진입에도 유리하다고 분석했다.

유은아 책임연구원은 “플랫폼의 적용범위와 경제성이 뛰어나고, 상용화 진입장벽 역시 신호 안정성과 나노입자 정밀가공 기술로 극복할 것”이라고 밝혔다. 산업계는 이번 기술이 실제 의료현장과 시장에 얼마나 빠르게 안착할지 주목하고 있다.