2026. 2. 2.

고려대, 침으로 뇌신경 질환 조기 진단한다… AI 기반 센서 개발

- 뇌전증·조현병·파킨슨병 93.94% 정확도로 구분 성공

□ 고려대학교(총장 김동원) 바이오의공학부 정호상 교수 연구팀이 가톨릭대학교 성빈센트병원 양승호 교수팀 및 한국재료연구원 박성규 박사팀과 함께, 침으로 뇌신경 질환을 조기 진단할 수 있는 인공지능(AI) 기반 센서 플랫폼을 개발했다.

□ 본 연구 성과는 재료·바이오 융합 분야 국제 저명 학술지 ‘Advanced Materials(IF=26.8)’ 온라인에 1월 24일 게재됐다.

*논문명: Label-Free SERS Fingerprinting of Neuroprotein Conformational Dynamics in Human Saliva

*DOI: 10.1002/adma.202513500

*URL: https://doi.org/10.1002/adma.202513500

□ 뇌신경 질환은 초기 증상이 뚜렷하지 않아 조기 진단이 어려운 경우가 많다. 특히, 파킨슨병이나 알츠하이머병과 같은 퇴행성 뇌질환은 비전형적인 증상이 먼저 나타나 진단 시기를 놓치기 쉽다. 정확한 진단을 위해 뇌 영상 검사나 뇌척수액 검사가 활용되기도 하지만, 비용 부담이 크고 침습적이기에 일상적인 선별 검사로 활용하기에는 어려움이 따른다.

*침습적 검사: 신체 내부에 직접 기구를 삽입하거나 체액을 채취하는 방식

□ 이를 위해 연구팀은 표면증강 라만 산란(SERS) 기술 기반의 센서를 개발했다. SERS는 분자가 빛과 상호작용하며 나타내는 고유한 신호를 감지하는 분석 기법으로, 연구팀은 센서 구조를 정밀하게 설계해 침 속 극미량의 단백질 신호도 안정적으로 측정할 수 있도록 했다. 이 과정에서 단백질 신호가 더 뚜렷하게 포착되도록 GME(galvanic molecular entrapment) 기술도 적용했다.

*GME(galvanic molecular entrapment): 센서 표면에서 분자를 포획해 미세한 신호 검출을 돕는 기술

□ 연구팀은 이 센서를 활용해 대표적인 신경 단백질인 Aβ42와 tau를 분석하고, 단백질의 상태에 따라 스펙트럼 신호가 달라진다는 점을 확인했다. 이를 통해 침 속 신경 단백질 변화를 판별할 수 있는 분석 지표를 도출했다.

□ 이어 실제 임상 침 시료 67건에 적용한 결과, AI 모델을 통해 뇌전증·조현병·파킨슨병 등 3종 뇌신경 질환을 93.94%의 정확도로 구분하는 데 성공했다. 이는 별도의 침습적 검사 없이도 현장에서 신속하게 활용 가능한 진단 기술로 발전할 가능성을 보여준다.

□ 고려대 정호상 교수는 “이번 연구는 침 속 단백질의 구조 변화를 기반으로 신경계 질환을 비침습적으로 조기 선별할 수 있는 현장형 진단 플랫폼을 제시한 사례”라며, “향후 다양한 신경계 질환의 진단과 새로운 바이오마커 발굴에도 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

□ 본 연구는 한국연구재단 바이오의료기술개발사업, 산업통상자원부 소재부품기술개발 사업, 한국재료연구원 기본사업, 국가과학기술연구회 글로벌 TOP 전략연구단 및 보건복지부의 재원을 통한 한국보건산업진흥원 K-헬스미래추진단의 한국형ARPA-H프로젝트 사업 등의 지원으로 수행됐다.

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