국내 연구진이 우울증 바이오마커를 손쉽게 확인할 수 있는 가능한 센서를 개발해 우울증 자가 진단 및 관리에 기여할 것으로 기대된다.

한국생명공학연구원 감염병연구센터 권오석 박사팀은 우울증에 영향을 미치는 주된 신경전달물질 중 하나인 세로토닌(serotonin)을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 바이오센서 개발에 성공하였다고 밝혔다.

마음의 감기인 우울증 환자는 최근 5년(2017년~2021년)간 평균 7.8%씩 증가하여 그 수가 100만 명에 달하고 있다.

우울증의 원인으로는 유전적 소인, 내분비 이상, 스트레스, 성격적 특성, 대인관계 문제 등과 함께 체내 신경전달물질의 불균형이 관련 있는 것으로 밝혀져 있다.

신경전달물질은 신경의 끝에서 분비되어 연결된 다른 신경에 정보를 전달하는 미세한 물질로, 우울증 환자는 신경전달 물질이 다음 신경으로 전달되기 전에 신호가 감소하거나 혼란이 생긴다는 것이다.

여러 신경전달물질 중 우울증에 영향을 미치는 주된 신경전달물질로는 세로토닌, 노르아드레날린, 도파민이 손꼽힌다.

이 중 세로토닌은 사람의 감정과 식욕, 수면 등의 조절에 큰 영향을 주는 것으로 알려져 있으며, 특히 행복을 느끼게 하고 우울, 불안을 줄이는 데 관여하는 것으로 알려져 항우울제와 불안장애 개선제에 많이 사용되고 있다.

현재 세로토닌은 혈액 샘플에서 질량 분석을 하는 방법이 일반적으로 이용되고 있으나, 분석 시간이 오래 걸리고 전문 장비나 인력이 필요하여 일반인이 스스로 측정하기에는 많은 어려움이 있다.

이에 연구팀은 세로토닌에 선별적으로 반응하는 바이오 탐침(probe)을 제작하고 이를 전도성 높은 나노섬유와 결합해 극미량의 세로토닌 농도도 검출할 수 있는 바이오나노 센서를 개발하였다.

센서가 세로토닌과 반응하며 발생한 전기적 신호를 실시간으로 모니터에서 확인하여 간편하게 체내 세로토닌의 농도를 측정할 수 있도록 하였다.

해당 센서는 세로토닌이 포함된 인공 체액에서 유효성 평가에서도 높은 수준의 신뢰성을 나타내어 임상시험에서의 적용 가능성을 확인하였다.

권오석 박사는 “세로토닌의 실시간 모니터링으로 세로토닌의 체내 기능에 미치는 영향뿐만 아니라, 외부의 유해한 자극에 대한 분비 변화량을 관찰할 수 있게 되었다”며 “현장 진단용 센서 원천기술로써 질병의 자가 진단과 환경 분야 등 다양한 분야로 응용이 가능할 것으로 기대된다”라고 밝혔다.

이번 연구는 나노과학 분야 국제학술지 'Nano Convergence (IF 10.038)'에 게재됐다.