전상용(왼쪽) 교수와 박성홍 교수

간 건강을 위협하는 질환인 비알콜성 지방간과 그 진행 형태인 비알콜성 지방간염의 진단은 주로 간 조직을 채취하는 간 생검에 의존하고 있다. 때문에 환자의 위험 부담이 크고 질병의 진행 단계를 추적하는 데 어려움이 많았다.

KAIST는 전상용 생명과학과 교수와 박성홍 바이오및뇌공학과 교수 공동 연구팀이 활성산소에 반응해 자기공명영상(MRI) 신호가 증강되는 MRI 영상 조영제를 개발하고 한 번의 MRI 촬영으로 손쉽게 비알콜성 지방간염의 진행 정도를 모니터링하고 진단하는 기술을 세계 최초로 개발했다고 2일 밝혔다.

비알콜성 지방간염은 간세포 손상과 염증, 최종적으로 간경화로 진행될 수 있는 질환으로, 간 내 활성산소 수준의 증가와 밀접한 관련이 있다. 활성산소는 간세포의 산화 스트레스를 유발하고, 비알콜성 지방간염의 진행을 촉진하는 주요 요인 중 하나로 알려져 있다.

연구팀은 비알콜성 지방간염의 진행을 비침습적으로 모니터링할 수 있는 새로운 방법을 모색하고자 했다. 간 내 활성산소 양 변화에 반응해 MRI 신호를 강화할 수 있는 망간 이온 결합 빌리루빈 나노입자를 개발, 이를 활용해 비알콜성 지방간염의 진행 상태를 정밀하게 추적할 수 있는 기술을 연구했다.

망간 이온 결합 빌리루빈 나노입자는 간 내 활성산소 증가에 따라 MRI 신호를 증폭했고 연구팀은‘유사 3-구획 모델’을 통해 한 번의 MRI 촬영으로 비알콜성 지방간염의 진행 정도를 결정할 수 있었다. 이를 통해 비알콜성 지방간염의 초기 단계부터 간경화에 이르기까지 간 질환의 진행 상태를 연속적으로 모니터링할 수 있었다.

연구팀은 다양한 실험을 통해 망간 이온 결합 빌리루빈 나노입자가 간 질환 모델 마우스에서 활성산소 양의 변화에 민감하게 반응해 MRI 신호의 강도를 조절하는 것을 확인했다. 이러한 발견은 간 질환의 진행 상태를 정밀하게 파악할 수 있게 함으로써, 환자 개개인에 맞춘 맞춤형 치료 전략 수립에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 이 기술은 비침습적이라는 점에서 환자의 부담을 크게 줄여주며, 장기적으로는 간 질환 관리·치료의 효율성을 높일 수 있을 것으로 전망된다.

전 교수는 “이번 연구를 통해 개발된 새로운 MRI 조영제와 영상해석 모델을 사용함으로써 환자에게 위험한 간 생검을 대체할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 이어 “MRI로 비알콜성 지방간염의 진행 상태와 간경화로 전이되는 단계를 손쉽게 진단할 수 있어 지방간염 약물의 효능을 평가하는 데 필수적인 진단 장비가 될 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머터리얼즈’ 온라인판에 3월 9일 게재됐다.

구본혁 기자