한국생명공학연구원 우의전 박사와 한국표준과학연구원 김동형 박사 연구팀은 암과 염증 반응의 주요 진단 지표인 인터루킨-6(IL-6) 단백질을 초정밀 감지할 수 있는 나노바디 기반 바이오센서를 개발했다고 15일 밝혔다.

 IL-6는 면역반응을 조절하는 단백질로, 우리 몸이 염증이나 암세포에 반응할 때 그 수치가 급격히 높아지는 특징이 있어 췌장암, 신장암, 자가면역질환, 패혈증 등 다양한 질환의 조기 진단에 쓰인다.

 다만 기존 유전자증폭(PCR) 검사 등 방식은 분석 시간이 길고, 극미량의 단백질을 탐지하기 어려웠다.

 낙타, 라마 등 낙타과 동물의 혈액을 분리해 만든 나노바디는 인간 항체의 10분의 1 크기로, 항원 접근성이 뛰어나 강력한 면역 반응을 일으키는 것으로 알려져 있다.

 크기가 작아 센서 표면에 촘촘히 달라붙을 수 있고, 온도와 환경 변화에도 안정적이어서 현장 진단 기기로 사용할 수 있다.

 생명연 연구팀은 항체 핵심 부분만 정밀하게 복제하는 방법으로 면역 동물실험 없이 고정밀 나노바디를 제작하는 데 성공했다.

 이를 한국표준과학연구원이 보유한 실리콘 센서(SIS) 기술과 결합해 세계 최고 수준의 민감도를 갖춘 바이오센서를 구현했다.

 실리콘 센서는 액체 환경에서도 단백질 결합을 실시간으로 감지할 수 있는 첨단 광학 기술로, 신호 간섭이 적고 안정성이 높다.

 이번에 개발한 센서는 1조분의 1그램 수준의 IL-6 단백질을 감지할 수 있을 정도로 정밀하다. 현재 사용되는 'ELISA'(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay·항체와 효소 반응을 이용해 혈액이나 체액 속에 들어 있는 특정 단백질의 양을 측정하는 방법) 방식의 진단키트보다 감도가 1천배 높다.

 이를 이용해 췌장암과 신장암 환자의 혈청을 분석한 결과, 건강한 사람과 환자를 명확히 구분해 냈다.

 이번 연구에는 한국기초과학지원연구원과 국립암센터가 함께 참여했다.

 연구 성과는 단백질 진단장비 업체인 에스아이에스센서를 통해 기술사업화로 연계될 전망이다.

 우의전 박사는 "항체공학과 정밀계측기술을 결합해 생체신호를 극미량에서도 감지할 수 있는 새로운 패러다임을 제시했다"며 "기술이 상용화되면 암 조기진단은 물론, 병원·가정·응급 현장에서도 신속한 질병 판별이 가능해질 것"이라고 기대했다.