초록 ▼

□ 연구개발 목표
■ 본 연구의 목표는 의료비 지출이 OECD 1위로서 폭발적으로 증가하고 있는 우리나라에서 다양한 질환을 동시에 조기진단 가능한 새로운 다중 감지형 분석시스템을 개발함으로써 국민의 건강 증진에 도움을 주고자 한다. 여러 질환에 공통적으로 나타나는 바이오마커 여러종을 고감도 및 고선택적으로 분석하기 위해 혁신적인 나노바이오 기능성소재를 융합한 다중 채널형 분석법을 확립하고 이를 다중질환 데이터 프로세싱에 적용함으로써 기존 조기 진단 및 분석 방법 기술의 한계를 뛰어넘는 획기적인 복합형 분석시스템을 제시하고자 한

□ 연구개발 목표
■ 본 연구의 목표는 의료비 지출이 OECD 1위로서 폭발적으로 증가하고 있는 우리나라에서 다양한 질환을 동시에 조기진단 가능한 새로운 다중 감지형 분석시스템을 개발함으로써 국민의 건강 증진에 도움을 주고자 한다. 여러 질환에 공통적으로 나타나는 바이오마커 여러종을 고감도 및 고선택적으로 분석하기 위해 혁신적인 나노바이오 기능성소재를 융합한 다중 채널형 분석법을 확립하고 이를 다중질환 데이터 프로세싱에 적용함으로써 기존 조기 진단 및 분석 방법 기술의 한계를 뛰어넘는 획기적인 복합형 분석시스템을 제시하고자 한다.

□ 연구개발 내용
■ 본 기초연구실은 여러 질환에 공통적으로 나타나는 공통 바이오마커 분석을 통해 다중 질환 진단에 적용 가능한 고감도/고선택적 복합형 센싱 플랫폼을 개발하고자 아래와 같이 연구를 수행하였다.
■ 1차년도에는 다중질환 진단용 공통 바이오마커 9종(CCNB1, CES1, CYFRA 21-1, TGM2, SERPINB3, hSAA1, CEA, serotonin, indole-3-lactic acid)을 발굴하고 각각에 대한 선택적인 검출 프로브 페어(항체-압타머 및 항체-항체)를 고안 및 SPR 분석법으로 발굴하여 이들을 융합한 새로운 샌드위치 분석법을 확립하였다. 이와 함께 분석법의 성능 향상을 위한 고성능 유무기 나노 소재(Pt 큐브, CND, Fe₃O₄@MOF-COOH, JGB@UiO-66, MIL-101(Fe, Cr, Al) 및 MOF-74(Cu) 등)를 합성하여 재현성을 확보하였다.
■ 2차년도에는 고성능 유무기 나노 소재를 바이오기능화하고 다중 센싱 플랫폼에 도입한 고감도 센서(전기화학, 광학, 페이퍼칩)를 개발하고 각 플랫폼의 다중질환 진단용 공통 바이오마커(1차년도에 선정한 단백질 또는 대사체) 검출 성능(감도, 선택성, 안정성 재현성)을 최적화함과 동시에 LC-MS 기반의 공통 바이오마커 정량 및 정성분석 방법을 확립하였다.
■ 3차년도에는 구축한 복합형 분석시스템을 병원 검체 시료(혈액, 소변 또는 타액) 분석에 적용 시 발생하는 검출방해효과를 제거하기 위한 표면화학을 고안하여 적용함으로써 실제 시료내에 공통 바이오마커(단백질 또는 대사체)의 농도를 좀 더 정확정밀하게 분석하였으며, 그 결과를 질량분석법 및 ELISA 분석결과와 비교하여 최종적으로 복합형 분석시스템의 유효성을 평가하였다. 통계학(머신러닝)을 기반으로 질환의 조기진단 모델 구축을 통해 정확 정밀하며, 신속한 고감도 다중질환 분석과 실제시료 분석데이터 프로세싱 기술을 확립하였다.
■ 최종적으로 기능성 유무기 나노소재 합성, 고감도, 고선택적 및 다중 감지가 가능한 복합형 분석 시스템 개발, 및 머신러닝 지도학습 알고리즘 및 질환 진단의 유효성 평가를 위한 분석법 확립하였으며, 그 결과, 해당 연구기간 동안 논문 48편 게재, 특허등록 2건, 특허 기술이전 1건 및 연구인력 13명 배출의 성과를 달성하였다.

□ 활용계획 및 기대효과
■ 다중 질환 분석시스템은 실제 시료분석에 적용가능하도록 최적화되어 있기 때문에 다양한 종류의 타겟 탐침용 리셉터의 도입이 용이하므로 암 질환 뿐 아니라 다양한 질환관련 의료시스템으로 확대 활용이 가능하다.
■ 개발된 다중감지형의 복합형 분석시스템은 인구의 고령화, 생활수준의 향상에 따라 기하급수적으로 성장하는 첨단 미래산업인 의료진단기기 사업에 활용 가능하다.
■ 의학, 의공학, 화학, 유무기재료 등 관련 연구 분야의 전문가들과 함께 적극적인 산학연 협의체를 구성하여 본 기초연구실 연구 성과를 확산할 예정이다.
■ 현재 다중질환의 동시 분석연구가 미비한 국내에서 다중 감지형의 복합분석법의 개발은 바이오산업 및 의료 관련 국내 회사들과 기술 협약을 통한 사업화를 통해 적어도 연간 약 30억 단위의 매출을 이뤄낼 수 있을 것으로 기대한다.
■ 국내 원천기술에 기반을 둔 진단칩 기술확보이므로 미국/유럽의 의료기기 전문 기업들과 독점공금 계약체결 또는 특허 확보로 인한 부가가치성 및 국제 로열티 획득을 통해 연간 수십억 규모의 수입 대체 및 수출 증대효과가 발생할 것으로 기대된다.

(출처 : 국문 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 국문 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• Ⅰ 연구개발 과제의 개요 ... 5
• 1. 과제개요 ... 5
• 2. 연구목표 ... 8
• Ⅱ 연구개발 내용 및 성과 ... 10
• 1. 연구개발과제의 수행 과정 및 내용 ... 10
• 2. 연구개발과제의 목표 달성 정도 및 수행 결과 ... 22
• 3. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 42
• 4. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 42
• Ⅲ 기 타 ... 43
• 1. 인력 현황 ... 43
• 2. 시설장비 구축 현황 ... 43
• Ⅳ 참고문헌 ... 44
• 끝페이지 ... 66