표준연 나노물질로 진단·치료 기술 잇달아 개발… 국내 대학병원 협업

뇌전증 치료약물 모니터링, 기존 질량분석법 한계 극복
망막 질환 치료제 목표지점까지 도달하는 시스템 개발

표준연 연구진이 자체 개발한 진단 기술을 이용해 뇌전증 환자의 혈청 시료를 분석하고 있다. 표준연 제공

한국표준과학연구원(KRISS·이하 표준연) 연구진이 국내 대학병원과 공동연구를 통해 나노물질 기반 질병 진단·치료 시스템을 잇달아 개발했다고 4일 밝혔다.

표준연 나노바이오측정그룹은 세브란스병원 이상국 부교수팀과의 공동연구를 통해 뇌전증 환자의 치료약물 모니터링을 위한 진단기술을 개발했다. 뇌전증은 반복적인 발작을 특징으로 하는 만성적인 뇌 장애로 이전엔 흔히 '간질'로 불렸다.

뇌전증 환자는 일상에서 발생하는 습관성 발작을 막기 위해 '항경련제'를 복용하고 정기 검사를 통해 체내 농도를 추적 관리한다. 일정 수준으로 혈중 약물 농도를 유지해야 치료 효과를 높이고 과다 복용 부작용을 막기 위해서다.

현재 병원에서 가장 흔히 사용되는 면역측정법은 유사 약물과 교차 반응이 발생해 검사 정확도가 떨어진다. 높은 정확도를 위해 시료를 전기분무 방식으로 이온화한 후 분석하는 질량분석법은 시간이 상대적으로 오래 걸리고 진단 비용이 비싼 한계가 있다.

연구진은 자체 개발한 나노물질을 통해 기존 질량분석법의 한계를 극복했다. 연구팀이 개발한 나노물질 '몰리브덴 디텔루라이드'(MoTe10)와 '텅스텐 디텔루라이드'(WTe10) 혼합물을 분석 시료에 투약한 후 레이저로 이온화한 결과 약물 검출 속도와 민감도를 크게 향상시킬 수 있었다.

연구팀은 뇌전증 환자 120명의 시료를 해당 기술로 분석한 결과 기존 진단법의 신뢰성을 99.9% 이상 유지하면서 소요 시간은 16분 1로 단축한 것을 확인했다. 한 번에 분석할 수 있는 시료의 양도 10배 이상 늘어나 검진 비용을 절반 수준으로 줄일 수 있다.

표준연 연구진이 망막 질환 치료용 약물 전달 시스템의 실험 결과를 분석하고 있다. 표준연 제공

표준연 연구팀은 나노물질을 이용해 망막 질환 치료 효과를 높이는 약물 전달 시스템도 개발했다. 연구팀은 서울대병원 김정훈 교수팀과 협업해 다공성 구조의 실리카 나노물질을 매개로 한 신규 약물 전달 시스템을 만들었다.

망막질환은 안구 내 활성산소의 불균형으로 인해 발생하는데, 과다 생산되면 산화 스트레스를 일으키고 망막 세포 손상을 유발한다. 이 같은 이유로 망막 질환을 치료할 땐 산화 스트레스 방지 성분을 포함한 약물을 안구 내 유리체에 주사하는데, 치료 성분이 목표 지점에 도달하기 전 분해되거나 지속 시간이 짧은 문제가 있다.

연구팀이 개발한 나노물질 안에 치료 성분인 휴매닌(HN)을 캡슐 형태로 저장해 주입하면 나노물질이 치료 성분을 보호해 목표 부위까지 안전하게 전달된다. 산화 스트레스가 감지될 때만 성분을 방출해 주사 1회당 효과 지속 시간도 길다.

이태걸 표준연 나노바이오측정그룹 책임연구원은 "이번 성과들은 의료 현장의 어려움을 해결하기 위해 출연연과 국내 대학병원이 협업했다는 점에서 뜻깊다"며 "앞으로도 국민의 건강을 지키기 위한 나노기술 개발에 힘쓰겠다"고 말했다. 임효인 기자

표준연 나노바이오측정그룹. 왼쪽 아래부터 손진경 선임연구원, 나희경 책임연구원, 이태걸 책임연구원, 조선호 박사후연구원, 아흐메드 연구학생. 표준연 제공