고가의 PET 촬영이나 침습적인 뇌척수액 검사 없이, 타액(침) 한 방울만으로 파킨슨병, 간질, 조현병 같은 신경계 질환을 조기 진단할 수 있는 시대가 열렸습니다. 고려대학교와 한국재료연구원 공동연구팀이 세계 최초로 개발한 이 기술은 90% 이상, 최대 98%의 정확도를 기록하며 국제학술지 ‘Advanced Materials’에 2026년 1월 게재되었습니다.
연구 개요와 참여 기관
이번 연구는 정호상 고려대 바이오의공학부 교수 연구팀이 양승호 가톨릭대 성빈센트병원 교수팀, 박성규 한국재료연구원 박사팀과 공동으로 수행했습니다. 연구팀은 간질, 조현병, 파킨슨병 환자 총 44명과 건강대조군 23명의 타액을 분석하여 기술의 유효성을 검증했습니다.
연구 성과의 의의
박성규 한국재료연구원 박사는 “고가의 PET 촬영이나 뇌척수액 검사 없이 간편한 타액 분석만으로 뇌 질환 상태를 파악하는 시대가 열렸다”고 밝혔습니다. 정호상 고려대학교 교수는 “비침습·저비용이라는 점에서 병원 외래는 물론, 가정용 진단 기기까지 확장될 수 있는 기술적 잠재력이 매우 크다”고 설명했습니다.
표면증강 라만 산란(SERS) 기술의 원리
표면증강 라만 산란(Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS)은 금속 나노구조 주변에 표적 분자가 존재할 때 라만 신호가 극적으로 증가하는 현상을 활용한 분석 기법입니다. 은에 분자가 흡착되면 빛을 쪼였을 때 산란되는 빛의 세기가 1조 배 이상 커지며, 단 하나의 분자만 존재하더라도 검출이 가능합니다.
센서 구조와 작동 방식
연구팀은 센서 구조를 정밀하게 설계해 침 속 극미량의 단백질 신호도 안정적으로 측정할 수 있도록 했습니다. 이 과정에서 단백질 신호가 더 뚜렷하게 포착되도록 GME(galvanic molecular entrapment) 기술도 적용했습니다. 연구팀은 이 센서를 활용해 대표적인 신경 단백질인 Aβ42와 tau를 분석하고, 단백질의 상태에 따라 스펙트럼 신호가 달라진다는 점을 확인했습니다.
기존 기술 대비 획기적 개선
특히 전체 단백질 농도가 아닌 ‘단백질 구조 변화’라는 근본적 병리 지표를 기반으로 신경계 질환의 차이를 판별할 수 있는 것은 세계적으로도 드문 성과로 평가됩니다. 대역확산 분광 기술과 SERS를 접목시켜 5종의 신경전달물질을 아토 몰 농도에서 검출해 기존 검출한계를 10억(10⁹)배 향상시켰으며, 신호대잡음비가 1,000배 이상 증가함을 확인했습니다.
진단 정확도와 임상 검증 결과
공동연구팀은 성빈센트병원과 협력해 임상 검증을 진행했습니다. 간질, 조현병, 파킨슨병 환자 총 44명과 건강대조군 23명의 타액을 분석한 결과, 해당 기술이 90% 이상, 최대 98%에 달하는 높은 정확도로 질환을 분류할 수 있음을 확인했습니다.
신경전달물질과 뇌질환의 연관성
신경전달물질의 작은 농도 변화는 일부 뇌 질환을 유발합니다. 특히 도파민, 세로토닌, 아세틸콜린, 가바, 글루타메이트와 같은 주요 신경전달물질은 알츠하이머병, 파킨슨병, 정신분열증, ADHD, 헌팅턴병과 밀접한 관련이 있습니다. 이들 물질의 농도는 신경 질환의 조기 발견, 예후 및 실시간 추적을 위한 바이오마커 역할을 합니다.
기술 상용화 전망과 시장 가치
연구팀은 향후 기술 상용화를 위해 휴대형 라만 센서 기반 현장형(Point-of-Care) 진단 장치 개발을 추진할 계획입니다. 의료·생명과학 기업과의 기술이전도 검토 중입니다.
기존 진단 방법의 한계 극복
현재 파킨슨병이나 알츠하이머병 진단에는 뇌 PET 스캔이나 뇌척수액 검사가 주로 활용됩니다. 그러나 높은 비용과 침습성으로 인해 접근성이 떨어지는 한계가 있습니다. 타액 기반 검사는 채혈만으로 간단하고 저렴하게 시행할 수 있어 대규모 선별 검사 및 조기 진단 대안으로 부상하고 있습니다.
글로벌 뇌질환 치료 시장
한국투자증권 자료에 따르면, 글로벌 뇌질환 치료제 시장은 2019년 837억 달러에서 연평균 8%씩 성장해 2026년 1,431억 달러에 이를 전망입니다. 조기 진단 기술의 발전은 치료 시장 성장의 핵심 동력이 될 것으로 예상됩니다.
자주 묻는 질문
침으로 어떤 뇌질환을 진단할 수 있나요?
현재 개발된 기술로는 파킨슨병, 간질, 조현병을 90~98% 정확도로 진단할 수 있습니다. 향후 알츠하이머병 등 다른 신경계 질환으로 확대 적용될 가능성이 있습니다.
SERS 기술이란 무엇인가요?
표면증강 라만 산란(SERS)은 금속 나노구조에서 분자의 라만 신호가 극적으로 증폭되는 현상을 활용한 분석 기법입니다. 극미량의 물질도 검출할 수 있어 의료 진단에 활용됩니다.
기존 뇌질환 진단법과 비교해 어떤 장점이 있나요?
기존 PET 촬영이나 뇌척수액 검사는 고비용이고 침습적입니다. 타액 기반 검사는 비침습적이고 저비용이며, 간편하게 시행할 수 있어 대규모 선별 검사에 적합합니다.
이 기술은 언제쯤 상용화되나요?
연구팀은 휴대형 라만 센서 기반 현장형 진단 장치 개발을 추진 중입니다. 의료·생명과학 기업과의 기술이전을 통해 상용화가 진행될 예정이나, 구체적인 시기는 아직 확정되지 않았습니다.
진단 정확도는 어느 정도인가요?
임상 검증 결과, 간질·조현병·파킨슨병 환자 44명과 건강대조군 23명을 대상으로 90% 이상, 최대 98%의 정확도를 기록했습니다.
어떤 단백질을 분석하나요?
연구팀은 타액 내 Aβ42와 tau 등 신경 단백질을 분석합니다. 단백질 농도가 아닌 ‘단백질 구조 변화’를 기반으로 질환을 판별하는 것이 핵심입니다.
마무리
한국 연구진이 개발한 타액 기반 AI 센서는 뇌질환 진단의 패러다임을 바꿀 혁신적 기술입니다. 비침습적이고 저비용인 이 기술은 향후 가정용 진단 기기로까지 확장될 잠재력을 갖추고 있습니다.
뇌질환 조기 진단에 관심이 있다면, 가까운 신경과 전문의와 상담하여 정기 검진 계획을 세워보시기 바랍니다. 본 정보는 일반적인 참고 자료이며, 전문가 상담을 대체할 수 없습니다.