암, 염증 반응 주요 진단 지표 중 하나인 '인터루킨-6(IL-6)' 단백질을 초정밀 감지할 수 있는 나노바디 기반 바이오센서가 개발됐다. 질병 초기 미세한 생체변화를 빠르고 정확하게 감지하는 진단기기 개발이 기대된다.

한국생명공학연구원(원장 권석윤)은 우의전 바이오디자인교정연구센터 박사팀이 이같은 성과를 거뒀다고 12일 밝혔다.

IL-6는 면역반응 조절 단백질로, 우리 몸이 염증·암세포에 반응할 때 수치가 급격히 높아진다. 췌장암, 신장암, 자가면역질환, 패혈증 등 다양한 질환 조기진단과 예후 모니터링 핵심 지표로 활용된다. 기존 진단기술(ELISA·PCR 등)은 분석 시간이 길고, 숙련된 인력이 필요하며, 극미량 단백질 탐지에 한계가 있었다.

연구팀은 문제를 해결하고자 기존 항체 10분의 1 크기인 나노바디에 주목했다. 나노바디는 작고 단단하며, 세균에서도 쉽게 생산할 수 있어 진단기기 개발에 유리하다. 작은 크기 덕에 센서 표면에 촘촘히 부착할 수 있고, 온도·환경 변화에도 안정적이어서 현장 진단(POCT) 기기 발전 가능성이 크다.

연구팀은 기존 항체의 '핵심 부분(인식 부위)'만 정밀 복제해 나노바디로 직접 바꿀 수 있는 'CDR 그래프팅' 기술을 고안했고, 면역 동물실험 없이 고정밀 나노바디를 신속 제작할 수 있게 됐다.

이렇게 설계한 나노바디를 한국표준과학연구원의 액체 속 반응 직접 감지 실리콘 센서(SIS) 기술과 결합, 세계 최고 수준 민감도의 바이오센서를 구현했다.

개발 센서는 극미량 단백질도 탐지할만큼 매우 민감했다. IL-6 단백질이 1조분의 1g 수준으로 존재해도 감지할 수 있고, 이는 ELISA 진단키트보다 약 1000배 높은 감도다. 임상 진단 직접 활용 가능성도 확인됐다.

이 플랫폼으로 해당 항체를 단기간에 나노바디로 바꿔 다양한 센서·진단기기에 적용할 수 있다. 상용화시 암 조기진단은 물론, 병원·가정·응급 현장에서도 신속한 질병 판별이 가능해질 전망이다.

우의전 박사는 “이 기술로 암이나 염증성 질환 등 초기 단계 미세한 생체변화를 빠르고 정확하게 진단할 기반을 마련했다”고 밝혔다.

한편 이번 연구성과는 캐미컬 엔지니어링 저널에 10월 23일 온라인 게재됐다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com