소량 혈액만으로 모든 질병 감지 가능한 바이오센서?

MIT 연구팀이 아주 작은 혈액 샘플과 간단한 검사를 통해 패혈증을 감지할 수 있는 소형 센서를 개발했다. 이 기술은 미래에는 패혈증 분 아니라 혈액 바이오마커가 나타나는 다양한 질병 검사에 응용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

패혈증은 감염으로 인한 장기 손상으로 환자 체력에 따라 수십 분에서 수 시간 사이 급격하게 증상이 악화되어 버린다는 특징이 있다. 중증의 경우 사망률은 4분의 1로 상당히 높다. 미국에서도 연간 25만명이 패혈증으로 사망한다.

패혈증은 급속하게 증상히 진행되기 때문에 빠른 진단과 치료가 요구된다. 하지만 현장에선 환자 체온이나 호흡, 맥박 횟수 등이 주요 판단 근거가 되며 초기 단계에선 발열과 호흡 곤란을 동반하는 다른 질병과 구별하기가 어렵다.

물론 혈액에 의한 정밀 검사 방법도 개발되고 있다. 패혈증이 발병하면 혈액 인터루킨-6(Interleukin-6)이라는 단백질이 방출되는 것으로 알려져 있는데 발견 초기부터 패혈증 진단에 효과적인 바이오마커로 주목받고 있다.

하지만 패혈증의 기준이 되는 인터루킨-6의 혈중 농도는 1ml당 16피코그램으로 매우 낮다. 따라서 지금까지는 거대하고 값비싼 검사장비를 이용해야 감지할 수 있었다. 이런 가운데 MIT 연구팀이 마이크로 유체역학을 응용해 몇cm에 불과한 분석 장치를 만드는 데 성공한 것이다.

이 바이오센서는 자석링에 인터루킨-6에 반응하는 항체와 시토크롬c 과산화효소(cytochrome- c peroxidase)를 코팅한 미크론 크기 구슬을 이용한다. 이 구슬은 장치에 채워진 혈액의 인터루킨-6에 반응해 정치 전극에 부착한다. 이후 시토크롬c 과산화효소가 이 장치 용역에 반응해 발생하는 작은 전류를 측정하는 것으로 인터루킨-6 농도를 알 수 있게 해준다.

이 바이오센서는 검사시간도 25분으로 짧고 필요한 혈액도 5마이크로리터 밖에 안 된다. 손가락에 작은 바늘만 찔러 샘플을 채취할 수 있는 것. 또 이 분석 장치의 가장 큰 특징은 인터루킨-6 외에 생체에도 적용할 수 있다는 것이다. 연구팀은 이미 인터루킨-8이나 프로칼시토닌 등 패혈증 바이오마커에 적용할 계획을 세우고 있다.

연구팀은 이번에 개발한 바이오센서에 대해 보편적인 플랫폼이라고 할 수 있다면서 장치 채널을 물리적으로 늘리는 것만으로 감지할 수 있는 바이오마커 종류를 무제한으로 늘릴 수 있어 모든 질병의 모든 바이오마커에 대응할 수 있다고 강조했다. 미래에는 패혈증 외에 다른 질병도 손쉽게 검사할 수 있게 될 것이라는 설명이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.