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씻어서 또 쓸 수 있는 암 전이 잡아내는 센서 개발

단일 가닥 DNA 검출하는 재사용 액체 생검 센서 개발 민감도·가격 경쟁력 갖춰 향후 실제 임상에서 암전이 조기 진단과 예후 모니터링 비용 절감 기대 UNIST· KAIST 공동 연구팀

씻어서 또 쓸 수 있는 암 전이 잡아내는 센서 개발

씻어서 다시 쓸 수 있는 저렴한 센서를 이용한 액체 생검 기술이 개발됐다. 고가의 액체 생검 비용을 낮출 수 있게 됐다. UNIST 전기전자공학과 김명수 교수팀은 KAIST 신우정 교수팀, 연세대학교 강주훈 교수팀과 공동으로 이황화몰리브덴(MoS2)과 고주파(RF)를 이용해 재사용 가능한 고감도 액체 생검 센서를 개발했다고 밝혔다. ▲(왼쪽부터) 김명수 교수(UNIST), 신우정 교수(KAIST), 이승찬 연구원(UNIST), 최은호 연구원 액체 생검은 실제 조직을 떼어내지 않고도 혈액이나 체액 속에 떠다니는 DNA 조각을 감지해 암을 찾아내는 기술이다. 하지만 기존 검사법은 감지 센서가 일회용이거나 센서 제작 비용이 커 비용 부담이 있었다. 연구팀이 개발한 이황화몰리브덴 센서는 특수 용액에 씻어내기만 하면, 5회 재사용할 수 있다. 제작도 쉬워 공정 비용도 저렴하다. 이황화몰리브덴 잉크를 기판에 발라 회전시킨 뒤 잉크 속 용매를 날려버리기만 하면 된다. 진단은 센서에 환자 체액을 떨어뜨린 뒤 고주파(RF)를 쏘아 반응을 살피는 방식인데, 표적 DNA가 센서에 달라붙을 때 발생하는 유전율과 저항의 변화가 고주파 신호의 공진 주파수를 이동시키는 원리다. 개발된 센서는 기존 유전자 분석 기술이 놓치기 쉬웠던 ‘단일 가닥 DNA’만을 검출해낸다. 단일 가닥 DNA는 말기 암이나 림프절 전이 환자에게서 고농도로 발견되는 바이오마커다. 일반적으로 DNA는 단일 가닥이 서로 마주 보고 결합한 이중 나선 가닥 형태로 존재한다. 실험에서 이 센서는 암 진단 지표인 ‘AluSx1’ 유전자 DNA 조각을 154.67nM (나노몰)의 매우 낮은 농도까지 정확하게 검출해냈다. 한편, 센서를 세척 하는 특수 용액에는 상보 염기가 들어가 있다. DNA의 이중 나선은 염기라는 분자가 서로 마주 보고 결합해 생긴 구조인데, 서로 짝을 이룰 수 있는 조합, 즉 상보 조합이 정해져 있다. 센서 표면에 붙어 있던 단일 가닥 DNA가 세척액 속의 짝을 만나 결합하면서 이중 나선이 완성되고, 이중 나선 DNA는 별도 처리 없이도 센서에서 저절로 떨어진다. 이번 연구는 김명수 교수와 신우정 교수가 교신저자로, UNIST 이승찬 연구원과 KAIST 최은호 연구원이 제1저자로 주도했다. 공동 연구팀은 “암 전이와 밀접한 단일 가닥 DNA를 저비용으로 검출할 수 있게 돼, 향후 실제 임상에서 암전이 조기 진단과 예후 모니터링 비용을 획기적으로 낮출 수 있을 것”이라며 “병원을 넘어 가정에서도 손쉽게 암 예후를 관리할 수 있는 자가 진단 기기와 스마트 헬스케어 시스템으로 발전시켜 나갈 계획”이라고 말했다. 이 연구성과는 한국연구재단 개인기초연구(신진연구) 국가아젠다 기초연구, 기초연구실지원사업, BRIDGE융합연구개발사업, 정보통신기획평가원(IITP)의 지역지능화혁신인재양성사업의 지원으로 수행되었으며, 센서 분야의 국제학술지인 ‘센서 앤 액추에이터 B: 케미컬(Sensors and Actuators B: Chemical)’에 1월 22일에 온라인 게재됐다. ▲[연구그림] 재사용 할 수 있는 액체 생검 센서의 구조와 작동 및 재생 과정

“당뇨·비만 치료제( GLP-1 ), 드물게 시력저하 위험 높여

치료 시작 후 1년 이내 NAION 발생 위험 GLP-1 치료제 사용군에서 2.6배 높았다 혈당 급격히 감소한 환자에서 NAION 위험이 더욱 높게 나타났다 전남대학교 약학대학 노윤하 교수 연구팀

“당뇨·비만 치료제( GLP-1 ), 드물게 시력저하 위험 높여

당뇨병과 비만 치료에 널리 사용되는 GLP-1 계열 약물이 일부 환자에서 시신경 혈류 장애로 인한 시력 저하 질환 발생 위험을 높일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 전남대학교 약학대학 노윤하 교수 연구팀은 캐나다 맥길대학교 연구진과 공동으로 영국의 대규모 의료 빅데이터를 분석한 결과, GLP-1 계열 치료제를 새로 시작한 제2형 당뇨병 환자에서 ‘비동맥염성 전방허혈시신경병증(NAION)’ 발생 위험이 비교 약물군보다 높게 관찰됐다고 밝혔다. NAION은 눈과 뇌를 연결하는 시신경으로 가는 혈류가 갑자기 감소하면서 발생하는 질환으로, 통증 없이 한쪽 눈 시야가 흐려지거나 일부가 가려지는 형태로 나타나는 경우가 많다. ▲전남대학교 약학대학 노윤하 교수 연구팀은 GLP-1 계열 치료제를 처음 처방받은 약 10만 6천 명과, 다른 당뇨병 치료제(DPP-4 억제제)를 처음 처방받은 약 41만 6천 명을 비교했다. 그 결과, 치료 시작 후 1년 이내 NAION 발생 위험은 GLP-1 치료제 사용군에서 비교군 대비 약 2.6배 높았다(위험비 2.56, 95% 신뢰구간 1.44-4.86). 다만 실제 발생률은 GLP-1 계열 약물 사용군에서 인구 10만 명 중 약 18명, 비교 약물군에서는 10만 명 중 약 7명 수준으로 확인되었다. 위험 증가는 주로 치료 초기에 더 집중되었으며(치료 시작 후 첫 6개월 이내), 장기 추적(2~3년 이후) 시에는 두 군 간 차이가 점차 줄어드는 경향을 보였다. 연구진은 “위험이 장기간 지속된다기보다, 치료 초기 단계에서 집중될 가능성을 시사한다”고 설명했다. 특히, 이번 연구에서는 혈당이 급격하게 감소한 환자에서 NAION 위험이 더욱 높게 나타났다는 점이 주목됐다. 연구결과에 따르면, 당화혈색소(HbA1c)가 1% 또는 2% 이상 크게 감소한 환자군에서 NAION 위험이 더 높게 관찰됐다. 이는 혈당 급감이 시신경 혈류 변화에 영향을 줄 수 있다는 기전적 가설과도 부합하는 결과이다. GLP-1 계열 치료제는 혈당을 효과적으로 낮추는 약물이지만, 혈당이 단기간에 빠르게 개선될 경우, 전신 혈압이나 미세혈관 혈류 조절이 일시적으로 변할 수 있다. 이러한 변화는 구조적으로 취약한 시신경 부위에서 일시적인 혈류 부족을 유발할 가능성이 제기돼 왔으며, 과거에도 치료 초기 혈당이 급격히 떨어질 경우 일부 미세혈관 합병증이 일시적으로 악화될 수 있다는 보고가 있었다. 연구진은 “이번 결과는 GLP-1 약물이 직접 시신경을 손상시킨다는 의미라기보다, 급격한 대사 변화가 시신경 혈류에 영향을 줄 가능성을 보여주는 것”이라고 해석했다. 다만, 이번 연구 결과가 GLP-1 계열 치료제의 사용을 피해야 한다는 의미는 아니다. 해당 약물은 혈당 조절뿐 아니라 체중 감소 및 심혈관 보호 효과 등 여러 임상적 이점을 가진 약물로, 전 세계적으로 치료 활용이 확대되고 있다. 연구진은 “NAION의 위험 자체는 매우 드문 수준이지만, 치료 초기에는 시야 흐림이나 시야 결손 등 시각 이상 증상에 주의를 기울일 필요가 있다”고 조언했다. 본 연구는 미국당뇨병학회(American Diabetes Association) 공식 학술지이자, 내분비 분야 권위지인 Diabetes Care (Impact Factor 16.6, JCR 상위 2.8%)에 2월 17일 온라인 게재되었다. 본 연구는 보건복지부 재원을 기반으로 한국보건산업진흥원의 보건의료기술연구개발사업 지원을 받아 수행되었다.

‘약물 없이 통증 신호 차단’

생분해형 열 기반 신경통증 차단 기술 개발 신경에 국소적으로 열을 가해 통증 전달을 일시적으로 차단하는 신개념 플랫폼 제시 국립부경대학교 소방학과 성민호 교수

‘약물 없이 통증 신호 차단’

국립부경대학교 성민호 교수(소방공학과)가 주저자로 참여한 연구 논문이 국제학술지 <Advanced Functional Materials>(IF 19.0)에 표지논문으로 게재됐다. 이 국제학술지는 존 와일리 앤 선즈(Wiley)가 발간하는 재료과학 분야의 저명한 저널이다. 이번에 표지로 실린 논문 제목은 ‘A Bioresorbable Neural Interface for On-Demand Thermal Pain Block’이다. 연구팀은 약물 없이 통증 신호를 차단할 수 있는 생분해형 열 기반 신경 인터페이스 기술을 개발했다. 기존 급성 통증 치료는 오피오이드 등 약물에 의존하거나, 비분해성 전기 자극 장치를 삽입한 뒤 제거 수술이 필요하다는 한계가 있었다. ▲ 성 민호 교수 이를 극복하기 위해 연구팀은 체내에서 일정 기간 작동한 뒤 자연 분해되는 소재를 활용, 신경에 국소적으로 열을 가함으로써 통증 전달을 일시적으로 차단하는 신개념 플랫폼을 제시했다. 이 장치는 초박막 금속 히터와 온도 센서를 통합해 45℃ 이하의 안전한 온도 범위에서 정밀 제어가 가능하며, 실시간 피드백 기반 폐쇄루프 제어를 통해 조직 손상 없이 가역적인 신경 차단을 구현했다. 특히 무선 전력 전달 시스템을 적용해 체외 전선 연결 없이 작동하도록 설계했으며, 일정 시간이 지나면 생체 내에서 자연 분해돼 추가 수술이 필요 없는 것이 특징이다. 동물실험 결과, 열 자극 시 신경전도 신호가 효과적으로 억제됐고, 냉각 후 정상적으로 회복되는 것을 확인해 기술의 안전성과 성능을 검증했다. 성민호 교수는 “이번 연구는 열 제어 기술과 생분해 전자소자를 결합해 약물 의존 없이 통증을 제어할 수 있는 새로운 패러다임을 제시한 것”이라며, “향후 정밀 의료기기 분야는 물론, 실시간 인체 안전 모니터링과 스마트 방재 센서 개발 등 소방·안전 분야 전반으로도 확장될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. △ 저널 표시 이미지.

만성 통증의 강도를 뇌 영상으로 객관적 방식 측정 수치화

사람마다 다른 통증의 세기 변화를 오직 뇌 영상 정보만으로 매우 정밀하게 예측 환자별 고유한 '뇌 지문' AI 분석, 개인 맞춤형 정밀 진단 길 열어 기초과학연구원(IBS) 뇌과학 이미징 연구단 우충완 부연구단장 충남대학교 조성근 교수 공동연구팀

만성 통증의 강도를 뇌 영상으로 객관적 방식 측정 수치화

같은 만성 통증 진단을 받아도 환자가 느끼는 통증의 세기와 양상은 사람마다 크게 다르다. 누군가에게는 견딜 만한 불편감이 다른 이에게는 일상을 마비시키는 수준의 고통이 되기도 한다. 이러한 개인차는 개별 환자의 상태를 정밀하게 반영하는 접근이 왜 중요한지를 보여준다. 기초과학연구원(IBS, 원장 직무대행 김영덕) 뇌과학 이미징 연구단 우충완 부연구단장(성균관대 글로벌바이오메디컬공학과 부교수)과 충남대학교 조성근 교수 공동연구팀은 만성 통증 환자 개개인의 고유한 뇌 패턴을 분석해 이들이 느끼는 고통의 강도를 뇌 영상으로 읽어내는 데 성공했다. 이는 공통 신호에 의존하던 기존 방식을 넘어 개인 맞춤형 정밀 진단의 가능성을 연 성과다. ▲(왼쪽부터) 우 충완 부연구단장, 이 재중 박사후연구원 성인 5명 중 1명이 겪는 만성 통증은 전 세계적으로 병원을 찾는 가장 흔한 원인 중 하나다. 하지만 환자가 느끼는 통증의 크기를 혈압이나 체온처럼 객관적으로 측정할 방법은 지금까지 없었다. 특히 외부 요인 없이도 자발적으로 발생하는 만성 통증의 특성상, 병원 검사에서 정상 소견이 나오는 경우가 많아 객관적 진단에 한계가 있었다. 이는 근본적 처치보다는 당장의 증상 완화에만 의존하게 만들어 장기적으로 약물 내성이나 중독 같은 부작용을 야기하기도 한다. 최근 뇌의 구조적․기능적 이상이 만성 통증의 원인일 가능성이 주목받으면서 관련 연구가 활발해졌으나, 기존 연구들은 여러 환자에게 공통적으로 나타나는 통증 마커를 찾는 데 집중해 왔다. 그러나 통증은 본질적으로 주관적이며 개인차가 커, 이러한 접근만으로는 개별 환자의 상태를 정확히 예측하기 어려웠다. 이에 연구팀은 환자 개개인의 특성을 반영한 ‘개인 맞춤형’ 접근이 유용할 수 있음에 착안해 이번 연구를 수행했다. 연구팀은 전신의 광범위한 통증이 지속되는 질환인 ‘섬유근육통’ 환자들을 대상으로 수개월간 반복하여 기능자기공명영상(fMRI)을 촬영했다. fMRI는 뇌의 혈류 변화를 감지해 어느 부위가 활성화되는지 보여주는 장치다. 연구팀은 이 방대한 뇌 영상 데이터에 인공지능(AI) 기계학습 기술을 적용하여, 개별 환자만의 고유한 ‘뇌기능 커넥톰’을 도출해냈다. 뇌기능 커넥톰이란 뇌의 여러 영역이 서로 정보를 주고받는 복잡한 상호작용 체계를 일종의 지도로 나타낸 것이다. 그 결과, 새롭게 개발된 바이오마커는 환자가 수개월 동안 겪은 통증의 세기 변화를 오직 뇌 영상 정보만으로 매우 정밀하게 예측해냈다. 이번 연구의 가장 중요한 발견은 통증과 관련된 뇌의 반응 패턴이 지문처럼 사람마다 다르다는 점이다. 한 환자에게서 찾아낸 통증 패턴(마커)은 다른 환자의 통증을 설명하는 데 적용되지 않았다. 이는 만성 통증이 지극히 개인적인 뇌의 반응임을 과학적으로 증명한 사례로, 각 환자의 고유한 ‘뇌 지문’을 추적함으로써 기존 공통 마커 연구보다 훨씬 높은 정확도를 달성할 수 있었다. 우충완 부연구단장은 “만성 통증 환자분들이 겪고 있는 '보이지 않는 아픔'을 뇌 영상을 통해 비교적 객관적인 방식으로 측정하고 수치화할 수 있음을 보여준 사례”라며, “단순한 진단을 넘어 환자 개개인에게 맞춤형 치료법을 개발하는 정밀 의료 시대를 앞당기는 데 기여할 것”이라고 연구의 의의를 강조했다. 제1저자인 이재중 박사후연구원은 “환자마다 통증과 연관된 뇌의 연결망 패턴이 고유하게 나타난다는 점이 이번 연구의 핵심”이라며, “앞으로 뇌과학 기반의 정밀 진단이 임상 현장에서 활발히 사용될 수 있도록 연구를 이어가겠다”고 덧붙였다. 이번 연구는 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience)’ 온라인판에 2월 26일 실렸다. ▲[그림1] 뇌 영상 기반 만성 통증 마커의 통증 세기 예측 ▲[그림2] 뇌 영상 기반 만성 통증 마커의 뇌 영역별 중요도



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새학기 맞은 아이들, 집단생활 속 ‘수두’ 유행 주의
수두는 수두-대상포진 바이러스(varicella-zoster virus)에 의해 발생하는 급성 감염성 질환이다. 같은 바이러스가 성인에서 대상포진을 일으키기도 한다. 감염되면 가려움과 함께 물집 형태의 피부 발진이 전신에 나타나는 것이 특징이다. 주로 5~9세 소아에서 흔하게 발생하고, 늦가을부터 초봄 사이에 유행하는 경향을 보인다. 이진 가톨릭대학교 인천성모병원 소아청소년과 교수는 “수두는 공기를 통한 비말 전파와 직접 접촉을 통해 쉽게 퍼지는 감염병으로, 단체 생활을 하는 영유아와 학령기 아동에서 집단 발생 위험이 높다”며 “초기 증상이 감기와 비슷해 알아차리기 어려워 학교나 어린이집에서 빠르게 확산할 수 있다”고 말했다. ▲가톨릭대학교 인천성모병원 소아청소년과 이 진 교수 수두는 앓은 적이 없거나 예방접종을 하지 않은 경우 누구나 걸릴 수 있다. 사람 간 전파는 수두 환자의 수포액이나 대상포진의 병변에 직접 접촉하거나, 수포에서 발생한 에어로졸 또는 호흡기 분비물의 공기 전파 등을 통해 일어난다. 전염성이 매우 강해 면역이 없는 사람이 환자와 접촉하면 거의 100% 감염되는 것으로 알려져 있다. 다만 예방접종 도입 이후 환자 수는 과거보다 감소하는 추세

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건국대병원 오지영 교수, 대한신경면역학회 회장 취임
대한신경면역학회는 뇌, 척수, 시신경을 포함하는 중추신경계와, 말초신경, 근육을 포함하는 말초신경계에 발생하는 면역질환을 연구하는 학회다. 구체적으로는 다발성경화증, 시신경척수염, MOG항체연관질환, 탈수초신경병증, 근무력증, 자가면역 근염 등 신경계 희귀난치질환을 연구 대상으로 한다. 대한신경면역학회는 신경면역질환 연구, 회원 간 학술교류, 국제 기관과의 학술교류, 희귀질환 환우회와의 협력을 주요 업무로 하고 있다. 오지영 교수는 “신경면역학은 학문적으로, 그리고 다양한 신약 개발을 통해 임상 현장에서도 가장 빠르게 발전하고 확장되고 있는 분야”라며 “이런 시기에 회장을 맡게 되어 어깨가 무겁지만, 전임 회장님들께서 단단한 토대를 만들어 주셨기 때문에 이를 발판으로 학회의 다음 도약을 이끌어가고자 한다”고 소회를 밝혔다. 오지영 교수는 취임 후 대한신경면역학회 내부적으로 신경계 희귀질환의 전국 단위 데이터베이스를 체계적으로 구축해 신뢰할 수 있는 역학연구와 근거 창출의 토대를 마련할 계획이다. 이를 통해 신경계 희귀질환을 전공하는 젊은 연구자가 계속해서 배출되고 성장하면서 도전할 수 있도록 도움을 줄 예정이다. 오지영 교수 취임을 계기로 대한신경면역학회는

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