2026.01.10 (토)

  • 흐림동두천 3.7℃
  • 구름많음강릉 5.8℃
  • 구름많음서울 4.5℃
  • 흐림대전 5.4℃
  • 맑음대구 -0.8℃
  • 구름많음울산 2.8℃
  • 맑음광주 4.4℃
  • 구름많음부산 5.5℃
  • 맑음고창 6.3℃
  • 맑음제주 8.0℃
  • 흐림강화 6.6℃
  • 구름많음보은 3.5℃
  • 맑음금산 4.4℃
  • 맑음강진군 0.2℃
  • 구름많음경주시 -2.9℃
  • 구름조금거제 3.3℃
기상청 제공

감염 원인과 인체 반응을 동시에 진단하는 ‘MIDAS’ 기술 개발

하이드로젤 입자 활용 별도 장비없이 세균 유전자 정보와 인체 염증 반응 동시 분석 가능 한 플랫폼에서 빠르게 분석해 약 5시간 이내 감염 여부, 균 종류, 면역 반응 변화 확인 가능 고려대학교 화공생명공학과 봉기완 교수, 미시간대학교 화학공학과 민주하 교수 공동 연구

감염 원인과 인체 반응을 동시에 진단하는 ‘MIDAS’ 기술 개발

고려대학교(총장 김동원) 화공생명공학과 봉기완 교수가 미시간대학교 화학공학과 민주하 교수와 공동 연구를 통해, 감염을 일으킨 병원체와 이에 대한 인체의 반응을 하나의 시스템에서 진단할 수 있는 ‘하이드로젤 미세입자 기반 현장형 진단 기술’을 개발했다. 이번 연구 결과는 국제 저명 학술지 ‘Nature Communications(IF=15.7, JCR 분야 상위 7.35%)’ 온라인에 지난 12월 19일 게재됐다. ▲(왼쪽부터) 고려대 화공생명공학과 임용준 석박통합과정(제1저자), 미시간대 화학공학과 민주하 교수(교신저자), 고려대 화공생명공학과 봉기완 교수(교신저자) 최근 감염병 진단 분야에서는 어떤 병원체에 감염됐는지뿐 아니라, 환자의 몸이 그 감염에 어떻게 반응하고 있는지를 함께 파악하는 것이 중요해지고 있다. 하지만 기존 진단 방식은 병원체만 확인하거나, 면역 반응을 따로 검사해, 진단에 시간이 오래 걸리고 종합적인 판단이 어렵다는 한계가 있었다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 ‘MIDAS(Multiplexed Intelligent Diffraction Analysis System)’라는 새로운 진단 플랫폼을 개발했다. MIDAS는 미세한 하이드로젤 입자를 활용하여 별도의 장비 없이도 세균 유전자 정보와 인체 염증 반응을 동시에 분석할 수 있도록 설계됐다. 또한 렌즈 없이 이미지를 인식하는 센서와 인공지능 분석 기술을 결합해 검사 과정을 자동화했다. 그 결과, 약 5시간 이내에 감염 여부, 균 종류, 면역 반응 변화를 확인할 수 있었으며, 연구팀은 패혈증 모델 실험을 통해 해당 기술의 정확성과 신속성을 입증했다. 고려대 봉기완 교수는 “이번 연구를 통해 복잡한 장비 없이도 감염 원인과 인체 반응을 한 플랫폼에서 빠르게 분석할 수 있는 기반을 마련했다”라며 “중환자실이나 응급실 등 의료 현장은 물론, 의료 자원이 제한된 환경에서도 활용 가능한 차세대 기술로 발전할 것”이라고 말했다. 미시간대 민주하 교수는 “MIDAS는 기존 방식의 한계를 넘어 속도·민감도·다중 분석·현장 적용성 측면에서 강점을 입증했다”라며 “향후 임상과 산업 현장에서 활용 범위를 넓혀갈 것으로 기대한다”라고 밝혔다. 이번 연구는 산업통상자원부 산업기술기획평가원(KEIT), 중견연구, 선도연구센터(ERC) 등의 지원을 받아 수행됐다. △ 【설명】: 부호화된 하이드로젤 미세입자와 렌즈리스 회절 이미징을 통합한 MIDAS 플랫폼 (위) 렌즈리스 회절 이미징을 이용한 MIDAS 장비 구조와 실제 회절 이미지 (아래) 부호화된 하이드로젤 미세입자 형상 및 비색 신호 검출 이미지

골밀도 검사' 무(無)시멘트 무릎 인공관절 수술 필요한 ‘뼈 강도’ 예측 어려워

골밀도 정상이어도 무(無)시멘트 수술 부적합 환자 30%, ‘부위별 뼈 강도 평가’ 필요 골밀도 수치 대신 ‘무릎 부위 정량 영상 평가’로 새로운 대안 제시 가톨릭대학교 은평성모병원(병원장 배시현) 정형외과 고인준 교수 연구팀

골밀도 검사' 무(無)시멘트 무릎 인공관절 수술 필요한 ‘뼈 강도’ 예측 어려워

가톨릭대학교 은평성모병원(병원장 배시현) 정형외과 고인준 교수 연구팀(여의도성모병원 정형외과 이동환 교수, 가톨릭응용해부연구소 곽대순 교수)은 정기 건강검진에서 시행되는 허리·골반 중심의 골밀도 검사만으로는 무(無)시멘트형 무릎 인공관절 수술에 필요한 실제 뼈 강도를 정확하게 예측하기 어렵다는 연구 결과를 발표했다. 이번 연구 결과는 국제학술지에 게재된 두 편의 논문을 통해 검증됐다. 국내는 물론 전 세계적으로 무릎 인공관절 치환술이 필요한 환자는 점차 증가하고 있다. 무릎 인공관절 치환술은 중증으로 진행된 무릎 관절염에서 손상된 관절을 제거한 뒤 금속과 플라스틱 재질로 된 인공관절을 삽입하는 수술이다. 의공학이 발전함에 따라 과거에 비해 인공관절의 수명과 기능은 향상되고 있으나 수술을 받는 환자들의 연령이 점차 낮아지고 더욱 활동적으로 변화하고 있어 인공관절의 내구성 개선에는 한계가 있었다. 이를 극복하기 위한 대안 중 하나가 무시멘트형 인공관절이다. 수술 시 시멘트를 사용하지 않아 치환물과 무릎 뼈가 직접 결합되므로 그 수명을 늘릴 수 있는 장점이 있다. 그러나 무시멘트형 인공관절은 수술 당시 뼈 강도가 약하면 수술 부위에 조기 해리(Loosening)가 발생하여 재수술이 불가피해질 수도 있는 치명적인 단점이 있어, 수술 전 환자의 뼈 강도 예측이 무엇보다 중요하다. 뼈 강도 예측을 위해 정기 건강검진에서 시행되는 골밀도 검사는 전신의 뼈 강도를 가늠하는 지표로 널리 활용돼 왔다. 그러나 이 검사 결과는 주로 허리뼈와 골반뼈를 대상으로 한 이중 에너지 X선 흡수 계측법(Dual Energy X-ray Absorptiometry, DEXA) 수치로, 해당 값이 무릎이나 발목 등 말초 관절의 뼈 강도를 그대로 대표할 수 있는지에 대해서는 명확히 규명되지 않았다. 연구팀은 골밀도 검사 결과를 바탕으로 무시멘트형 인공관절 수술을 계획했으나, 실제 수술 중 무릎 뼈 강도가 예상보다 약해 수술 방법을 변경해야 했던 사례를 계기로, 보편적으로 활용되는 골밀도 검사 수치가 무릎 뼈 강도를 충분히 반영하는지를 실험을 통해 검증했다. 연구팀은 논문 ‘무시멘트형 무릎 인공관절 치환술에서 골강도 평가 지표로서 중앙 골밀도의 한계’에서 무릎 인공관절 수술 중 골 절제 후 적출되어 폐기 예정이던 골편을 대상으로, 파괴 지점까지 압력을 가해 측정하는 압입실험(Indentation Test)을 시행하고 이를 환자의 중심부(척추·골반) 골밀도 수치와 비교 분석했다. 그 결과, 전체 환자군에서 중심 골밀도와 실제 무릎 뼈 강도 간의 상관성이 매우 낮았으며, 특히 골다공증 환자군에서는 두 지표 간에 유의한 관련성이 없는 것으로 확인됐다. 그동안 임상에서 관행적으로 활용되던 중심 골밀도 수치가 무릎 뼈의 실제 강도를 대표하지 못할 수 있음을 객관적으로 입증했다는 점에서 중요한 의의를 갖는다. 이러한 결과를 바탕으로 연구팀은 “골밀도 수치만으로 무시멘트형 인공관절 적용 가능 여부를 판단할 수 있는가”라는 임상적 의문을 규명하고자 후속 연구를 진행했다. 연구팀은 논문 ‘무시멘트형 무릎 인공관절 치환술에서 수술에 적합한 뼈 강도 대체 지표로서 중앙 골밀도의 한계’에서 무시멘트형 인공관절 고정에 요구되는 최소 뼈 강도를 산출하고 이를 실제 환자의 무릎 뼈가 견딜 수 있는 강도와 비교·평가했다. 분석 결과, 중심 골밀도가 정상 범위인 환자의 약 30%는 무시멘트형 인공관절 적용에 부적합한 수준의 낮은 뼈 강도를 보였으며, 반대로 골다공증 환자의 약 30%는 수술 적용이 가능한 충분한 강도를 보이는 것으로 나타났다. 이는 기존의 ‘골밀도 수치 중심의 수술 적합성 판단’이 실제 임상 상황을 정확히 반영하지 않을 수 있으며, 무시멘트형 인공관절 수술에서는 부위별 뼈 강도 평가가 필요함을 제시한 결과다. 고인준 교수는 “우리 연구는 보편적으로 시행되는 중심 골밀도 검사만으로 무시멘트형 인공관절 수술 가능 여부를 판단하는 것은 적절하지 않다는 점을 분명히 보여준다”며, “최근 젊은 환자와 활동량이 많은 환자를 중심으로 무시멘트형 인공관절 수술이 빠르게 증가하고 있는 만큼, 수술 전 무릎 주변부 뼈의 실제 강도를 정밀하게 평가할 수 있는 기준이 반드시 마련되어야 한다”고 설명했다. 이동환 교수는 “이번 연구는 건강검진에서 측정되는 중심 골밀도 수치가 무릎 뼈 강도와 일치하지 않는다는 점을 과학적으로 입증한 것”이라며, “앞으로는 전산화단층촬영(CT) 영상의 ‘감쇠 단위(Hounsfield Unit, HU)’ 분석, 이중 에너지 CT(Dual-Energy CT, DECT)를 활용한 ‘체적 골밀도(Volumetric BMD)’ 평가 등 무릎 부위를 직접 평가하는 정량 영상기법이 새로운 표준 도구로 자리잡을 것”이라고 강조했다. 고인준 교수팀은 앞으로도 정확한 뼈 강도 진단과 환자 맞춤형 치료의 질 향상을 위해 정밀의료 기반 인공관절 연구를 지속적으로 추진할 계획이다. 해당 연구는 Clinics in Orthopedic Surgery 및 Journal of Clinical Medicine에 각각 게재됐다.

스마트폰 과다사용과 수면·정신건강 연관성 객관적 근거로 확인

스마트폰 과다 사용 고위험군 중등도 이상 불면증 해당 가능성 약 2.6배, 주관적 수면의 질 저하 약 2.4배 높아 스마트폰 과다 사용 고위험군 우울 증상 위험 약 2.8배, 불안 증상 위험 약 1.6배 높은 것으로 분석 고려대학교 안암병원 정신건강의학과 조철현 교수 연구팀

스마트폰 과다사용과 수면·정신건강 연관성 객관적 근거로 확인

스마트폰 과다 사용이 수면과 정신건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 지적은 그동안 제기돼 왔지만, 실제 일상생활 속 행동과 생체 변화까지 반영한 객관적 분석은 제한적이었다. 특히 이미 수면에 영향을 받고있는 집단에서 스마트폰 과다 사용과 수면, 생체리듬, 정신건강 지표와의 관계에 대한 객관적 데이터 기반의 연구는 부족한 실정이었다. 고려대학교 안암병원 정신건강의학과 조철현 교수 연구팀은 불면증 증상을 호소하는 성인 246명을 대상으로, 스마트폰 과다 사용 위험도와 수면·정신건강 지표 간의 연관성을 자기보고형 설문과 4주간 연속 수집한 디지털 표현형 데이터를 결합해 분석했다. 연구팀은 연구 시작 시점에 스마트폰 과다 사용 선별 설문을 통해 참가자를 고위험군과 저위험군으로 구분한 뒤, 스마트폰 앱과 웨어러블 기기를 활용해 일상 속 수면, 활동, 심박수 등 행동 및 생체 데이터를 연속적으로 수집했다. ▲ 조 철현 교수 이를 통해 설문 점수에 따른 차이가 일시적인 상태가 아니라 일상생활 속에서 지속적으로 관찰되는 패턴인지를 확인했다. 분석 결과, 스마트폰 과다 사용 고위험군은 저위험군에 비해 중등도 이상 불면증에 해당할 가능성이 약 2.6배 높았으며, 주관적 수면의 질 저하 가능성도 약 2.4배 높은 것으로 나타났다. 생체리듬 안정성을 평가하는 지표에서도 고위험군은 저위험군보다 생체리듬 불안정이 동반되는 경향을 보였다. 정신건강 지표에서도 유의한 차이가 확인됐다. 스마트폰 과다 사용 고위험군은 우울 증상 위험이 약 2.8배, 불안 증상 위험이 약 1.6배 높은 것으로 분석됐으며, 이러한 결과는 연령, 성별, 체질량지수(BMI)를 보정한 이후에도 유지됐다. 특히 웨어러블 기기 기반 디지털 표현형 분석 결과, 스마트폰 과다 사용 고위험군에서는 낮 시간 최소 심박수와 활동 강도 패턴에서 저위험군과 다른 양상이 4주 관찰 기간 전반에 걸쳐 반복적으로 관찰됐다. 설문 기반 집단 구분에 따른 차이가 디지털 표현형 지표에서도 나타난 것이다. 조철현 교수는 “스마트폰 과다 사용 위험도는 자기보고형 설문으로 평가되지만, 이번 연구는 그 차이가 실제 일상생활 속 수면·생체리듬·정신건강 지표에서도 함께 나타나는지를 심리척도, 불면증상 중증도, 디지털 표현형 분석으로 통합적이고 객관적으로 확인한 데 의미가 있다”며 “불면증 평가와 관리 과정에서 스마트폰 사용 패턴과 같은 디지털 행동 정보를 임상 평가와 함께 고려할 필요성을 시사한다”고 설명했다. 이번 연구에는 학생 국제 연구교류도 함께 이루어졌다. 제1저자 중 한 명인 엠마 마츠시타 연구자는 게이오대학교 의과대학 학생으로, 연구 프로그램을 통해 한국에 체류하며 데이터 분석과 논문 작성에 참여했다. 연구는 고려대학교 안암병원의 임상 인프라와 디지털 헬스 연구 환경을 기반으로 수행됐으며, 디지털 정신건강 및 수면 연구 분야에서의 국제 협력 가능성과 국내 연구 역량을 함께 보여주는 사례로서 의미를 더했다. 한편 이번 연구 ‘Multidimensional analysis of smartphone overuse in insomnia: Integrating digital phenotyping with clinical assessment’는 정신의학 및 행동중독 분야의 국제 학술지 Journal of Behavioral Addictions에 게재되었으며, 불면증과 스마트폰 사용을 임상 평가와 디지털 데이터로 함께 분석한 연구로 학계의 관심을 받고 있다.

AI 기반 뇌전증 항경련제 치료 반응 예측 모델 개발

치료 반응성 분석에서 카르바마제핀과 레비티라세탐 병용 요법 가장 높은 예측력(AUC 0.764) 보여 발프로산은 전신 경련, 라모트리진은 고령 발병·유병 기간 짧은 환자에서 치료 반응성 높았다 서울대병원 신경과 박경일·이상건 교수 융합의학과 김영곤 교수팀

AI 기반 뇌전증 항경련제 치료 반응 예측 모델 개발

뇌전증은 특별한 원인 없이 경련이 반복적으로 발생하는 질환으로, 현재 20여 종 이상의 항경련제가 치료에 사용되고 있다. 그러나 환자마다 약물에 대한 반응이 달라 어떤 약이 잘 맞을지는 실제로 사용해 보기 전까지 알기 어려워, 효과가 없을 경우 약물을 바꾸고 다시 경과를 지켜보는 과정을 반복하는 경우가 많다. 최근 서울대병원 연구팀은 84개의 임상 변수를 토대로 여러 항경련제 중 특정 약물에 대한 치료 반응을 예측하는 AI 기반 머신러닝 모델을 개발했다. 서울대병원 신경과 박경일·이상건 교수와 융합의학과 김영곤 교수팀은 뇌전증 환자 2600여 명으로 구성된 아시아 최대 규모의 단일기관 뇌전증 코호트를 기반으로, 환자의 초기 임상 데이터를 학습해 항경련제 치료 반응을 예측하는 모델을 개발했다고 9일 발표했다. ▲[왼쪽부터] 서울대병원 신경과 박경일·이상건 교수, 융합의학과 김영곤 교수 뇌전증은 환자마다 약물 반응이 달라 적절한 약제 선택이 쉽지 않으며, 환자 10명 중 3명은 두 차례 이상의 약물 조정에도 반응하지 않는 난치성 경과를 보이는 것으로 알려져 있다. 이에 질환 초기 단계에서 항경련제 치료 반응을 예측할 수 있는 도구의 필요성이 제기돼 왔다. 연구팀은 신규 뇌전증 분류체계가 도입된 2008년부터 2017년까지 서울대병원에서 진료받은 뇌전증 환자의 초기 검사 결과와 3년 이상의 임상 데이터를 수집했다. 수집된 데이터에는 항경련제 사용 패턴, 경련 형태, 뇌 MRI, 뇌파, 혈액검사, 치료 경과 등이 포함됐으며, 처방 빈도가 높은 주요 항경련제로는 ▲레비티라세탐(LEV) ▲옥스카르바제핀(OXC) ▲발프로산(VPA) ▲라모트리진(LMT) 등이 분석 대상에 포함됐다. 연구팀은 총 84개의 변수를 학습시키고 트리 기반 앙상블 분석 기법을 적용해 항경련제 치료 반응을 예측하는 머신러닝 모델을 설계했다. 치료 반응성은 약물 사용 후 경련 빈도가 50% 이상 감소한 경우로 정의했으며, 해당 모델은 환자의 초기 임상 정보를 바탕으로 특정 항경련제에 대한 치료 반응 가능성을 예측해 치료 초기 단계에서 약물 선택을 보다 합리적으로 판단할 수 있도록 지원한다. 분석 결과, 주요 항경련제 단일요법 가운데서는 발프로산(0.686), 라모트리진(0.674), 옥스카르바제핀(0.633) 순으로 치료 반응 예측력(AUC)이 높게 나타났다. 병용요법 중에서는 카르바마제핀과 레비티라세탐 병용(CBM+LEV) 요법이 가장 높은 예측력(AUC 0.764)을 보였다. 또한 연구팀은 샤플리 가산 설명법(SHAP)을 활용해 항경련제별 치료 반응 예측에 기여한 주요 변수를 분석했다. 그 결과, 전신 경련을 동반한 환자는 발프로산에 대한 치료 반응성이 높았고, 고령에 발병했거나 유병 기간이 짧은 환자는 라모트리진에 대해 치료 반응을 보일 가능성이 큰 것으로 나타났다. 박경일 교수(신경과)는 “뇌전증 환자의 항경련제 선택은 그동안 전문의의 경험적 판단에 의존해온 측면이 있었으나, 이번 연구는 장기간 축적된 대규모 코호트와 다양한 임상 데이터를 기반으로 항경련제 치료 반응을 예측할 수 있는 체계적인 접근법을 제시한 것”이라며 “향후 다기관 데이터를 축적해 이 AI 기반 모델이 임상 판단을 보조하는 도구로 발전할 수 있도록 연구를 확대할 계획”이라고 말했다. 한편, 이번 연구는 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 최근호에 게재됐다. [그래프] 항경련제별 분석 건수와 머신러닝 모델을 이용한 치료 반응 예측력(AUC) 비교







건강강좌

더보기
급격히 추워진 겨울철, 갑자기 찾아오는 ‘뇌졸중’ 주의
날씨가 급격히 추워진 겨울철에는 혈관이 수축하고 혈압이 올라가 뇌졸중 발생 위험이 커진다. 전문가들은 겨울철 뇌졸중 예방수칙으로 장시간 실외 활동을 자제하고 방한용품을 착용해 보온 유지에 신경 써야 한다고 조언한다. 이대서울병원 신경과 박무석 교수는 “뇌졸중은 증상이 갑작스럽게 나타나기 때문에 겨울철에는 불필요한 실외 활동을 줄이고 외출 시 따뜻한 옷과 장갑, 목도리 등으로 체온을 유지해야 한다”며 “특히 뇌졸중은 치료 시기를 놓치면 심각한 후유증이 남거나 사망에 이를 수 있어 증상 발생 직후 골든타임인 4시간 30분 이내에 병원을 찾아 신속한 진단과 치료, 재활을 받아야 한다”고 강조했다. ▲ 이대서울병원 신경과 박무석 교수 뇌졸중은 크게 뇌경색(허혈성 뇌졸중)과 뇌출혈(출혈성 뇌졸중)로 나뉜다. 뇌경색은 뇌혈관이 좁아지거나 막혀 뇌로 혈액이 충분히 공급되지 않아 생기며, 뇌출혈은 뇌혈관이 팽창해 터지면서 발생한다. 질환 특성상 24시간 상시 대응이 필요하고 중환이 많으며 치료 과정 중 의료사고 위험이 높다. 건강보험심사평가원이 발표한 ‘뇌혈관질환 진료 현황’에 따르면, 뇌졸중 환자 수는 ▲2018년 59만 1,946명 ▲2019년 61만 776명 ▲202


인터뷰

더보기

배너

단체

더보기
‘K-Pharma, 대한민국의 건강한 미래’ ‘비전 2030’ 실현
​노연홍 한국제약바이오협회 회장 2026년 신년사 2026년 , 병오년( 丙午年) 새해가 밝았습니다 . 올 한해도 제약바이오산업의 발전과 더불어 제약인 여러분의 가정에 건강과 행복이 가득하기를 기원합니다. 새해를 맞으며, 우리나라 제약바이오산업이 이루어낸 성과를 돌아봅니다. 국내개발신약이 글로벌 시장에 진출해 성과를 내고 , 기술수출은 최대실적을 갱신했습니다. 첨단 모달리티 ·AI 신약개발 등 혁신 생태계 구축이 본격화되며, ‘제약바이오강국 ’이라는 목표에 한 걸음 더 다가섰습니다. 그러나 우리 앞에 놓인 환경은 결코 녹록지 않습니다. 최근 정부가 발표한 약가제도 개편안은 산업 전반에 커다란 파장을 예고하고 있습니다. 연구개발 투자 여력의 위축 , 고용 감소에 대한 우려는 물론, 채산성이 낮은 필수의약품의 공급 불안 등으로 인해 보건안보가 흔들릴 것이라는 우려가 확산하고 있습니다. 여기에 더해 글로벌 경기 둔화, 대외 환경 변화에 따른 공급망 불안, 관세와 고환율 문제까지 겹치며 그 어느 때보다 복합적이고 거센 난관과 마주하고 있습니다. 불확실성이 확대되는 지금 , 우리는 그 어느 해보다 냉철하고 치밀한 대응 전략을 요구받고 있습니다. 우리 제약바이오산업은

메디컬디바이스

더보기

정책

더보기

배너

배너

배너
배너
배너
배너
배너
배너
배너
배너
배너
배너
배너
배너
배너

배너