국내연구진, 치매 조기 진단해주는 '치매지수' 개발

이영희 IBS 단장팀 분광학 이용해 연구성과 내

치매원인 물질 '베타-아밀로이드' 섬유화 측정

이영희 IBS 나노구조물리연구단장팀이 개발한 치매지수 개념도. 치매원인 물질인 ‘베타-아밀로이드’ 분자들이 뇌 속에서 모여 점차 섬유화(파브릴 상태)되는 과정을 특정 파장의 빛을 통해 측정해 지수화했다./자료제공=IBS

국내 연구진이 치매를 유발하는 단백질의 섬유화 진행 정도를 ‘치매 지수‘로 분석해 치매 발병 여부를 조기에 진단할 수 있는 방법을 찾아냈다.

기초과학연구원(IBS)은 본원의 이영희 나노구조물리연구단장이 치매 원인 중 하나로 알려진 베타-아밀로이드 단백질의 섬유화 진행 단계를 분광학을 통해 측정하는 데 성공했다고 6일 밝혔다. 해당 연구 결과는 국제 학술지 ‘미국 화학회 나노(ACS Nano)’ 의 지난 3월 13일자 표지 논문으로 게재됐다.

이 단장 연구팀은 치매 환자의 뇌에서 베타-아밀로이드 분자가 섬유화한 상태로 배출된다는 점에 주목해 이번 연구를 진행했다. 베타-아밀로이드 단백질은 세포막에서 잘려 나와 세포 밖에 쌓여 독성을 일으킨다. 정상 상태의 뇌에선 베타-아밀로이드가 길이가 짧은 단량체 상태로 존재하지만 치매에 걸린 뇌에선 이들 단량체가 모여 섬유화한다. 이렇게 섬유화되면 분자 내 전하 분포가 달라지고 독성도 띄었다.

뇌속 치매원인 물질인 ‘베타-아밀로이드’를 생체용액에 녹인 뒤 테라헤르츠 주파수의 빛으로 섬유화 정도를 측정하는 방법을 설명한 모식도. /자료제공=IBS

이 단장팀은 이 같은 전하 분포 수치를 활용해 섬유화 진행 정도를 나타내는 수치를 도출해냈으며 이를 ‘치매 지수(DQ)’로 명명했다. 해당 지수가 ‘0’이면 베타-아밀로이드 상태가 독성 없는 단량체 상태임을 뜻하며 ‘1’이면 독성을 띈 섬유화 복합체 상태에 이르렀음을 의미한다. 전하 분포 측정에는 테라헤르츠 주파수 대역의 빛이 활용됐다. 테라헤르츠 빛은 적외선보다 파장이 길어서 마치 X-레이와 같이 물체 내부의 상태를 보여준다.

이영희 IBS 나노구조물리연구단장/사진제공=IBS

기존에는 방사성 동위원소 표지법(PET)을 활용해 치매 원인 물질이 뇌 속에 얼마나 쌓였는지 확인하는 방식이 쓰였는데 이는 치매 증상이 상당히 진행되고 나서야 정확한 판별을 할 수 있었다. 반면 이번 연구 성과는 치매 원인물질의 농도나 침착정도가 아닌 섬유화 정도를 빛을 통해 확인하는 방식이어서 보다 빠른 진단이 가능할 것으로 보인다. 이영희 단장은 “지능지수(IQ), 감정지수(EQ)처럼 단백질 섬유화를 물리적으로 측정할 수 있는 치매 지수를 개발했다”며 “치매 조기 진단에 기여할 것”이라고 말했다. /민병권기자 [e-mail]