KAIST, 그래핀 기반 효소 모방 물질 개발...알츠하이머 조기진단 활용

한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)을 비롯한 국내 공동연구진이 그래핀으로 알츠하이머병을 진단할 수 있는 효소 모방 물질을 개발했다. 자연 효소보다 더 민감하게 질병 지표를 검출할 수 있어 조기 진단이 가능해질 전망이다.

KAIST는 이진우 생명화학공학과 교수팀이 김문일 가천대 바이오나노학과 교수, 곽상규 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학부 교수팀과 함께 과산화효소를 모방한 나노미터(㎚) 크기 무기소재를 합성하는데 성공했다고 23일 밝혔다.

촉매 과산화효소와 산화효소 활성을시각적으로 확인한 사진
촉매 과산화효소와 산화효소 활성을시각적으로 확인한 사진

효소는 체내 화학반응에 촉매역할을 한다. 이를 이용해 다양한 물질을 검출할 수 있고, 질병 여부도 확인 가능하다. 다만 안정성과 생산성이 떨어지고 가격도 비싸다. 이 때문에 효소 모방 물질이 나왔지만 실제 활용에는 한계가 있다. 불필요한 부가 반응이 일어난다. 알츠하이머병을 진단하는 아세틸콜린은 과산화수소를 배출해 과산화효소 활성이 높은 효소 모방 물질을 써 확인하는데, 이 것 역시 검출 물질이 없어도 반응이 일어났다.

이진우 KAIST 교수
이진우 KAIST 교수

연구팀은 과산화효소 활성을 선택 모방하는 질소와 붕소를 도핑한 그래핀을 합성했다. 이 그래핀은 다른 효소 활성은 거의 증가하지 않아 과산화효소를 정확하게 모방한다.

이미 개발 효소 모방 물질로 아세틸콜린 시각 검출에 성공했다.

관련 논문 1저자인 김민수 박사
관련 논문 1저자인 김민수 박사

이진우 교수는 “효소 모방 물질은 기존 효소를 대체할 수 있다는 잠재성 때문에 많은 관심을 끌고 있다”며 “이번 연구로 높은 효소 활성뿐만 아니라 선택성까지 가지는 물질을 합성하고 아세틸콜린을 시각 검출하는 기술을 확보했다”고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com