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KIST 연구진이 개발한 단백질 차단막 적용한 바이오센서, 즉각적인 정밀 헬스케어 가능해진다

등록일 : 2019-10-31

생체재료연구단 이관희, 정영도 박사팀

조회수 : 3103

파일첨부 :

- 단백질 막 적용한 바이오센서, 혈청의 처리과정 없이 신속하게 질병 진단

- 향후, 환자 스스로 질병 진단하는 스마트 헬스케어 전자기기 활용 기대


 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 생체재료연구단 이관희?정영도 박사팀은 고려대학교 강석호 교수 연구팀과 공동연구를 통해 단백질 차단막을 적용한 전자기기 기반의 바이오센서를 제작, 차단막의 표면 전하를 조절해 혈청*에서 불필요한 신호를 억제하는 방법을 최초로 개발했다고 밝혔다. 이 기술을 활용하면 전자기기 기반의 바이오센서를 통해 혈청에서 전·후처리 없이 즉각적으로 질병 인자를 검출할 수 있다.
*혈청(Serum) : 혈액을 채취하게 되면 응고를 일으키고, 이것을 원심하면 암적색의 덩어리인 혈병과 담황색의 투명한 액체인 혈청으로 분리됨.

 혈액에서 분리해낸 혈청은 많은 생체정보를 가지고 있어 다양한 질병 진단을 할 수 있는 정보를 얻을 수 있다. 그러나 혈청은 높은 염** 농도와 약 20,000종류의 각각 다른 단백질들이 고농도로 함유되어 있어, 검출 신호의 오류가 빈번하고 측정 민감도가 낮다. 현재 의료기관에서는 전문 인력을 통해 혈청의 전처리(여과, 탈염, 희석) 또는 후처리(세척) 후에 진단기기를 이용하여 분석하고 있는 실정이다.
**염 : 산의 음이온과 염기의 양이온이 결합하여 생성된 화합물.

 스마트 기기를 활용한 헬스케어에 대한 관심이 높아지면서 혈청을 샘플로 하는 전자 기반의 바이오센서들이 속속 개발되고 있다. 그러나 혈청 내 혼합된 수만 종의 단백질들이 비특이적 신호를 일으켜 진단의 정밀성을 떨어뜨린다. 이런 이유로 전자기기 기반의 바이오센서는 검사 결과가 곧바로 확인되는 현장 진단 또는 자가진단용 기기로 개발하기가 어려웠다.

 KIST 연구진은 이 같은 문제점을 극복하기 위해 혈액에서 분리한 혈청에서 전·후처리 없이 직접 질병인자를 검출하여 질병을 진단할 수 있는 단백질 차단막을 개발, 전자기기 기반 바이오센서에 적용하였다. 

 KIST 정영도·이관희 박사 연구팀은 차단막을 형성하는 단백질 원료가 본래 가진 정전기적 속성을 활용하여, 차단막의 표면 전하를 중성으로 조절하였다. 이를 통해 질병 진단의 정확성을 떨어뜨리는 정전기적 특성에 의한 혈청 단백질의 비특이적 결합과 전하의 불필요한 축적을 방지하였다. 결과적으로 연구진은 개발한 단백질 차단막이 적용된 바이오센서로 전립선암 질병인자를 혈청에서 직접 검출하는데 성공하였다. 이는 기존의 전·후처리를 포함하는 측정결과와 동일한 검출 능력***이다.  
***KIST 연구진이 개발한 바이오센서의 측정 검지범위는 수 펨토그램(fg, 10 그램/밀리리터) ~ 수 백 나노그램(ng, 10 그램/밀리리터). 전·후처리 없는 방식은 백 펨토그램/밀리리터에서 수 나노그램/밀리리터으로 측정됨.

 KIST 정영도 박사는 “기존의 전자기기 기반의 바이오센서가 혈액에서 혈청을 분리하는 휴대용 기기와의 결합 등을 통해 현장 진단 또는 자가진단 센서로 발전할 것으로 기대한다.”라며, “단백질 차단막을 도입하면 향후, 스스로 정밀한 질병 진단이 가능한 스마트 헬스케어 기기가 개발되는데 활용될 수 있을 것으로 기대한다.”라고 말했다. KIST 이관희 박사는 “이번 연구 성과는 국내 연구진이 개발한 전자공학, 재료공학과 화학 분야의 융합 원천 기술로, 향후 의료기관과의 공동연구를 통해 상용화 기술로의 전환을 기획하고 있다”라고 밝혔다.

 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 바이오의료기술개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 ‘Biosensors and Bioelectronics’ (IF : 9.518, JCR 분야 상위 0.595%)에 최신호에 게재되었다.
*(논문명) Interfacial charge regulation of protein blocking layers in transistor biosensor for direct measurement in serum
    - (제 1저자) 한국과학기술연구원 생체재료연구단 박성욱 연구원(박사 과정)
    - (교신저자) 한국과학기술연구원 생체재료연구단 이관희 책임연구원, 한국과학기술연구원 생체재료연구단 정영도 선임연구원


<그림설명>

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[그림 1] 

전자기기 기반의 바이오센서에 도입된 중성 단백질 차단막은 기존 방식의 바이오센서보다 6배 이상 향상된 검출 신호를 보임.


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[그림 2] 
바이오센서에 도입된 중성 단백질 차단막은 바이오센서의 검출 범위를 넓혀서, 더 낮은 농도의 PSMA (전립선암 진단 인자) 검출이 가능하게 함.

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한국과학기술연구원은 개인정보의 처리업무를 위탁하는 경우 다음의 내용이 포함된 문서에 의하여 처리하고 있습니다. - 위탁업무 수행 목적 외 개인정보의 처리 금지에 관한 사항 - 개인정보의 관리적·기술적 보호조치에 관한 사항 - 개인정보의 안전관리에 관한 사항 위탁업무의 목적 및 범위, 재위탁 제한에 관한 사항, 개인정보 안전성 확보 조치에 관한 사항, 위탁업무와 관련하여 보유하고 있는 개인정보의 관리현황점검 등 감독에 관한 사항, 수탁자가 준수하여야할 의무를 위반한 경우의 손해배상책임에 관한 사항 또한, 위탁하는 업무의 내용과 개인정보 처리업무를 위탁받아 처리하는 자(“수탁자”)에 대하여 해당 홈페이지에 공개하고 있습니다. 한국과학기술연구원은 원활한 개인정보 업무처리를 위하여 다음과 같이 개인정보 처리업무를 위탁하고 있습니다. [시스템 운영] - 수탁자 : ㈜워드앤코드 - 위탁업무내용 : 시스템 운영 및 유지보수 - 개인정보의 보유 및 이용기간 : KIST 견학 완료일로부터 1년 정보주체와 법정대리인이 권리·의무 및 그 행사방법 개인정보주체는 다음과 같은 권리를 행사 할 수 있으며, 만14세 미만 아동의 법정대리인은 그 아동의 개인정보에 대한 열람, 정정·삭제, 처리정지를 요구 할 수 있습니다. 또한, 개인정보주체가 개인정보 열람, 정정·삭제, 처리정지를 요구한 경우 처리요구를 받은 날로부터 10일 이내에 그 결과를 알려야 하며, 처리요구가 완료되기 전까지는 개인정보의 이용 및 제공을 제한하고 있습니다. 가. 개인정보 열람 요구 한국과학기술연구원에서 보유하고 있는 개인정보파일은 「개인정보보호법」제35조(개인정보의 열람)에 따라 자신의 개인정보에 대한 열람을 요구할 수 있습니다. 다만, 아래에 해당 하는 경우에는 법 제35조 5항에 의하여 열람을 제한할 수 있습니다. - 법률에 따라 열람이 금지되거나 제한되는 경우 - 다른 사람의 생명·신체를 해할 우려가 있거나 다른 사람의 재산과 그 밖의 이익을 부당하게 침해 할 우려가 있는 경우 - 공공기관이 다음 각 목의 어느 하나에 해당하는 업무를 수행할 때 중대한 지장을 초래하는 경우 1) 조세의 부과·징수 또는 환급에 관한 업무 2) 「초·중등교육법」및「고등교육법」에 따른 각급 학교,「평생교육법」에 따른 평생교육시설, 그 밖의 다른 법률에 따라 설치된 고등교육기관에서의 성적 평가 또는 입학자 선발에 관한 업무 3) 학력·기능 및 채용에 관한 시험, 자격 심사에 관한 업무 4) 보상금·급부금 산정 등에 대하여 진행 중인 평가 또는 판단에 관한 업무 5) 다른 법률에 따라 진행 중인 감사 및 조사에 관한 업무 나. 개인정보 정정·삭제 요구 한국과학기술연구원이 보유하고 있는 개인정보파일은 「개인정보보호법」제36조(개인정보의 정정·삭제)에 따라 정정·삭제를 요구할 수 있습니다. 다만, 다른 법령에서 그 개인정보가 수집 대상으로 명시되어 있는 경우에는 그 삭제를 요구할 수 없습니다. 다. 개인정보 처리정지 요구 한국과학기술연구원이 보유하고 있는 개인정보파일은 「개인정보보호법」 제37조(개인정보의 처리정지 등)에 따라 처리정지를 요구할 수 있습니다. 다만, 아래에 해당하는 경우에는 법 제37조 2항에 의하여 처리정지 요구가 거절될 수 있습니다. - 법률에 특별한 규정이 있거나 법령상 의무를 준수하기 위하여 불가피한 경우 - 다른 사람의 생명·신체를 해할 우려가 있거나 다른 사람의 재산과 그 밖의 이익을 부당하게 침해 할 우려가 있는 경우 - 공공기관이 개인정보를 처리하지 아니하면 다른 법률에서 정하는 소관 업무를 수행할 수 없는 경우 - 개인정보를 처리하지 아니하면 정보주체와 약정한 서비스를 제공하지 못하는 등 계약의 이행이 곤 란한 경우로서 정보주체가 그 계약의 해지 의사를 명확하게 밝히지 아니한 경우 개인정보의 파기 한국과학기술연구원은 원칙적으로 개인정보의 이용 목적이 만료되면 지체없이 파기합니다. 가. 파기 절차 - 개인정보는 목적 달성 후 즉시 또는 별도의 공간에 옮겨져 내부방침 및 기타 관련법령에 따라 일정기간 저장된 후 파기됩니다. 별도의 공간으로 옮겨진 개인정보는 법률에 의한 경우가 아니고서는 다른 목적으로 이용되지 않습니다. 나. 파기 방법 - 보유기간이 만료되었거나 개인정보의 처리목적달성, 해당 업무의 폐지 등 그 개인정보가 불필요하게 되었을 때에는 지체없이 파기합니다. 전자적 파일형태의 정보는 기록을 재생할 수 없는 기술적 방법을 사용합니다. 종이에 출력된 개인정보는 분쇄기로 분쇄하거나 소각을 통하여 파기합니다. 개인정보 안전성 확보 조치 한국과학기술연구원은 아래와 같이 개인정보의 안전성을 확보하기 위한 조치를 시행하고 있습니다. 가. 개인정보 취급직원의 최소화 및 교육 개인정보를 취급하는 직원은 반드시 필요한 인원에 한하여 지정 · 관리하고 있으며 취급직원을 대상으로 안전한 관리를 위한 교육을 실시하고 있습니다. 나. 개인정보에 대한 접근 제한 개인정보를 처리하는 데이터베이스시스템에 대한 접근권한의 부여·변경·말소를 통하여 개인정보에 대한 접근통제를 위해 필요한 조치를 하고 있으며 침입차단시스템을 이용하여 외부로부터의 무단 접근을 통제하고 있습니다. 다. 접속기록의 보관 개인정보처리시스템에 접속한 기록(웹 로그, 요약정보 등)을 최소 6개월 이상 보관·관리하고 있습니다. 라. 개인정보의 암호화 개인정보는 암호화 등을 통해 안전하게 저장 및 관리되고 있습니다. 또한, 중요한 데이터는 저장 및 전송 시 암호화하여 사용하는 등 별도 보안기능을 사용하고 있습니다. 마. 보안프로그램 설치 및 주기적 점검·갱신 해킹이나 컴퓨터 바이러스 등에 의한 개인정보 유출 및 훼손을 막기 위하여 보안프로그램을 설치하고 주기적으로 갱신·점검하고 있습니다. 바. 비인가자에 대한 출입 통제 개인정보를 보관하고 있는 개인정보시스템의 물리적 보관 장소를 별도로 두고 이에 대해 출입통제 절차를 수립, 운영하고 있습니다. 개인정보 자동수집 장치의 설치, 운영 및 거부에 관한 사항 ① 한국과학기술연구원은 이용자에게 개별적인 맞춤서비스를 제공하기 위해 이용정보를 저장하고 수시로 불러오는 ‘쿠기(cookie)’를 사용합니다. ② 쿠키는 웹사이트를 운영하는데 이용되는 서버(http)가 이용자의 컴퓨터 브라우저에게 보내는 소량의 정보이며 이용자의 PC 컴퓨터내의 하드디스크에 저장되기도 합니다. 가. 쿠키의 사용목적: 이용자가 방문한 각 서비스와 웹 사이트들에 대한 방문 및 이용형태, 인기 검색어, 보안접속 여부, 등을 파악하여 이용자에게 최적화된 정보 제공을 위해 사용됩니다. 나. 쿠키의 설치∙운영 및 거부 : 웹브라우저 상단의 도구>인터넷 옵션>개인정보 메뉴의 옵션 설정을 통해 쿠키 저장을 거부 할 수 있습니다. 다. 쿠키 저장을 거부할 경우 맞춤형 서비스 이용에 어려움이 발생할 수 있습니다. 개인정보 열람청구 - 정보주체는 개인정보 보호법 제35조에 따른 개인정보의 열람 청구를 아래의 부서에 할 수 있습니다. 한국과학기술연구원은 정보주체의 개인정보 열람청구가 신속하게 처리되도록 노력하겠습니다. ▶ 개인정보 열람청구 접수․처리 부서 부서명 : 홍보팀 담당자 : 임두리 연락처 : 02-958-6416 / two_ri@kist.re.kr - 정보주체는 제1항의 열람청구 접수․처리부서 이외에, 행정안전부의 ‘개인정보보호 종합지원 포털’ 웹사이트(www.privacy.go.kr)를 통하여서도 개인정보 열람청구를 하실 수 있습니다. ▶ 행정안전부 개인정보보호 종합지원 포털 → 개인정보 민원 → 개인정보 열람등 요구 (공공아이핀을 통한 실명인증 필요) 권익침해 구제방법 개인정보주체는 개인정보침해로 인한 피해를 구제 받기 위하여 개인정보 분쟁조정위원회, 한국인터넷진흥원 개인정보 침해신고센터 등에 분쟁해결이나 상담 등을 신청할 수 있습니다. ☞ 개인정보 분쟁조정위원회 : 1833-6972 (www.kopico.go.kr) ☞ 개인정보 침해신고센터 : (국번없이) 118 (privacy.kisa.or.kr) ☞ 대검찰청 사이버범죄수사단 : 02-3480-3571(cybercid@spo.go.kr) ☞ 경찰청 사이버안전국 : (국번없이) 182(cyberbureau.police.go.kr) 개인정보보호 책임자 및 담당자 연락처 개인정보보호책임자 및 담당자 연락처 개인정보 보호책임자 경영지원본부장 강구인 개인정보 보호담당자 사이버보안팀장 최연호/사이버보안팀 안종욱 개인정보취급자 부서명 : 홍보팀 담당자 : 임두리 연락처 : 02-958-6416, two_ri@kist.re.kr Fax.02-958-6149 개인정보처리방침의 변경 이 개인정보처리방침은 시행일로부터 적용되며, 법령 및 방침에 따른 변경내용의 추가, 삭제 및 정정이 있는 경우에는 가능한 변경사항의 시행 7일 전부터 공지사항을 통하여 고지할 것입니다. 단, 분야별로 관리되는 개인정보파일 수량 및 개인정보 보호책임자 변경 시는 고지를 생략합니다. ① 본 방침은 2020년 7월 1일부터 시행됩니다.

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