최적의 지점: 설탕 기반 센서로 뱀독 탐지 혁신

전 세계적으로 5분마다 50명이 뱀에 물립니다. 그중 4명은 영구적인 장애를 입게 되고 1명은 사망합니다. 물린 후 시간이 매우 중요한 상황에서, 체내로 침투하는 뱀독을 식별하는 것은 생명을 구하고 최상의 치료를 제공하는 데 매우 중요합니다.

WHO가 소외 열대병으로 지정한 뱀독의 진단 및 치료에 사용되는 대부분의 접근법은 항체에 의존합니다. 항체 검사는 높은 비용, 긴 절차, 그리고 일관성 부족 등 여러 가지 어려움을 안고 있지만, 항체 기반 접근법을 대체할 수 있는 견고하고 저렴하며 널리 이용 가능한 대안은 아직 없습니다.

ACS Biomacromolecules 에 게재된 이 새로운 연구 논문에서 워릭 연구진은 저렴하고 빠른 대안, 즉 글리코폴리머 기반 자외선-가시광선(UV-vis) 뱀독 검출 검사의 개념 증명을 최초로 제시했습니다. 이 논문에서는 서부 다이아몬드백 방울뱀(Crotalus atrox) 독을 특이적으로 검출하는 이 진단 검사법을 소개합니다.

워릭 대학교 조교수이자 베이커 인도주의 화학 그룹(Baker Humanitarian Chemistry Group)의 수석 연구원이자 이 논문의 수석 저자인 알렉스 베이커 박사는 "뱀독은 복잡하기 때문에 현장에서 독소를 검출하는 것은 어렵지만 생명을 구하는 데 필수적입니다. 우리는 독소가 자연적으로 결합하는 우리 몸의 당을 모방한 합성 당을 사용하는 분석법과 이 신속한 검사를 가시화할 수 있는 증폭 시스템을 개발했습니다. 이 방법은 항체 기반 기술을 넘어 뱀독을 빠르고 저렴하게 검출할 수 있는 기반을 마련하여 환자 치료 결과를 개선할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다."라고 말했습니다.

서부 다이아몬드백 방울뱀의 독은 적혈구나 혈소판과 같은 체내 세포 표면의 특정 당 분자에 결합하도록 진화했습니다. 특히, 이 독은 갈락토스 말단 글리칸(갈락토스로 끝나는 당 사슬)에 결합합니다. 이러한 글리칸에 결합하면 독이 혈액 응고를 방해하거나 면역 반응을 방해하여 장애와 사망을 초래할 수 있습니다.

크로탈루스 아트록스(Crotalus atrox) 독에 대한 독 분석법을 개발하기 위해 연구팀은 독 단백질이 표적으로 삼는 천연 당 수용체를 모방하는 당 유사 단위(글리코폴리머)의 합성 사슬을 개발했습니다. 합성 당을 금 나노입자에 부착하여 반응을 증폭시키고 가시화함으로써 독 독소가 합성 당에 결합하면 색이 변하는 검사를 구현했습니다.

베이커 박사 연구팀의 제1저자이자 동문인 마흐디 헤즈와니는 "이 분석법은 뱀 독 검출에 있어 획기적인 변화를 가져올 수 있습니다. 다른 뱀 종의 독은 체내 글리칸과 상호작용하지 않습니다. 예를 들어, 인도코브라(나자 나자)의 독을 검사했을 때, C.atrox 독에 결합하는 합성 글리칸과는 결합하지 않았습니다. 따라서 이 분석법은 당 결합 특성을 기반으로 다양한 뱀 독을 구별할 수 있을 것으로 기대됩니다."라고 말했습니다.

이는 신속한 감지 시스템에서 설탕을 사용하여 뱀독을 감지하는 진단 테스트의 첫 번째 사례이며, COVID-19 감지에 글리코나노입자 플랫폼을 사용하는 워릭 연구 그룹의 작업을 기반으로 합니다.

이 새로운 분석법은 더 빠르고, 더 저렴하고, 보관하기 쉽고, 특정 독소를 인식하도록 당을 맞춤 제작할 수 있기 때문에 수정이 가능하며, 워릭 대학의 새로운 STEM Connect 프로그램을 통해 앞으로도 가능해질 과감하고 혁신적인 솔루션의 한 예입니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/06/250602155505.htm