고려대 연구진, 침으로 뇌신경 질환 조기 진단하는 AI 센서 개발

고려대학교는 바이오의공학부 정호상 교수 연구팀이 가톨릭대 성빈센트병원 양승호 교수팀 및 한국재료연구원 박성규 박사팀과 함께 '침으로 뇌신경 질환을 조기 진단할 수 있는 인공지능(AI) 기반 센서 플랫폼'을 개발했다고 2일 밝혔다.

뇌신경 질환은 초기 증상이 뚜렷하지 않아 조기 진단이 어려우며, 특히 알츠하이머병과 같은 퇴행성 뇌질환은 비전형적인 증상이 먼저 나타나 진단 시기를 놓치기 쉽다. 뇌 영상 및 뇌척수액 검사가 진행되기도 하나 비용 부담이 크고 침습적이기에 일상적인 검사로 활용하기엔 한계가 있다.

이에 연구팀은 표면증강 라만 산란(SERS) 기술 기반의 센서를 개발했다. SERS는 분자가 빛과 상호작용하며 나타내는 고유한 신호를 감지하는 분석 기법이다.

센서 구조는 정밀하게 설계돼 침 속 극미량의 단백질 신호도 안정적으로 측정할 수 있었다. 이 과정에서 단백질 신호가 더 뚜렷하게 포착되도록 갈바닉 분자 포획(GME) 기술도 적용했다.

연구진은 해당 센서를 활용해 단백질의 상태에 따라 스펙트럼 신호가 달라진다는 점을 확인하고, 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.

정 교수는 "이번 연구는 침 속 단백질의 구조 변화를 기반으로 현장형 진단 플랫폼을 제시한 사례"라며 "향후 다양한 신경계 질환의 진단과 새로운 바이오마커 발굴에도 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구 성과는 재료·바이오 융합 분야 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)' 온라인에 지난달 24일 게재됐다.