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혈액 검사로 유방암 조기에 진단한다

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생명연, 혈액 안에 있는 유방암 마커 체외 진단시스템 개발

[아이뉴스24 정종오 기자] 혈액을 이용해 유방암을 체외에서 정밀 진단할 수 있는 시스템이 개발됐다.

국내 연구팀이 형광 신호 증폭 탐침(probe)을 활용한 엑소좀(exosome) RNA 측정을 통해 혈액 내 유방암 바이오마커를 정밀 진단할 수 있는 시스템을 내놓았다. 혈액 검사로 유방암을 조기에 진단하고 치료 모니터링을 통해 효과적 암 치료전략 개발에 이바지할 것으로 기대된다.

한국생명공학연구원(원장 김장성)은 25일 바이오나노연구센터 임은경 박사(교신저자 임은경 박사, 제1 저자 임재우 박사과정)와 연세대 화공생명공학과 함승주 교수팀(교신저자 함승주 교수)이 공동으로 연구한 결과를 발표했다.

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미세유체칩에 결합된 exoNA 검출 하이드로겔은 내부에 형광 신호 증폭을 유발하는 프로브 세트를 통해 고감도의 엑소좀 내부 유전정보를 분석할 수 있다. [사진=생명연]

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엑소좀은 세포로부터 배출되는 작은 지질 소포체로 모체가 되는 세포의 특성을 갖고 있다. 혈액, 소변, 눈물 등 다양한 체액에서 발견된다. 특히, 암세포로부터 발생한 엑소좀은 원발암(primary cancer, 암이 처음 발생한 장기의 암)에 대한 정보를 포함하고 있어 체액 기반의 암 진단 분야에서 주목받고 있다.

기존의 암 진단은 침습적 생검(Tissue biopsy)으로 수술 또는 가는 바늘을 통해 추출한 종양의 표본의 조직을 검사하는 방식이 주를 이뤘다. 최근에는 체액 속에 존재하는 깨진 암세포 DNA 조각을 찾아 유전자 검사로 분석하는 액체생검(Liquid biopsy)이 새로운 패러다임으로 떠오르고 있다.

액체생검을 위한 바이오마커로 순환 종양 세포(Circulating tumor cell, CTC), 순환 종양 핵산(Circulating tumor nucleic acid), 종양 유래 엑소좀 등 다양한 물질이 유망 후보로 여겨지고 있다. 이 중 엑소좀이 세포와 같은 지질 이중층으로 구성된 외막이 내부의 물질을 안정적으로 유지할 수 있어 가장 촉망받고 있다.

연구팀은 혈액 내 유방암 유래 엑소좀을 검출하기 위해 미세유체칩(Microfluidic chip)과 하이드로겔(Hydrogel) 구조체를 결합했다. 구조체 내부에 민감도 높은 탐침(probe)을 장착했다. 탐침이 유방암의 바이오마커인 ErbB-2(Erythroblastic oncogene B-2 gene, 적아세포 암유전자)와 반응할 때 폭발적 형광 신호 증폭이 발생하도록 함으로써 정밀한 유방암 진단이 가능한 시스템을 개발했다.

탐침에는 CHA(Catalytic Hairpin Assembly, 두 가지 준안정성을 갖는 DNA 구조체를 이용해 효소 또는 열 조절 없이 실온에서 자가 신호 증폭을 통해 고감도의 유전자 검출이 가능한 기술)를 적용해 추가 첨가물이나 별도 과정 없이도 자가 신호 증폭을 통해 원스텝으로도 고감도의 검출이 가능하게 했다.

또한 항존유전자(어떠한 조건과 관계없이 모든 조직에서 일정하게 발현되고 세포의 기초 대사 활동에 관여하는 유전자)의 일종인 GAPDH(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, 글리세르알데히드-3-인산 수소 이탈 효소)를 동시에 검출해 표적 유전자인 ErbB-2 형광 신호를 바로잡음으로써 보다 높은 신뢰성을 가질 수 있도록 고안했다.

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임은경 생명연 박사 연구팀이 실험을 하고 있다. [사진=생명연]

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임은경 박사는 “조직검사의 불편함 없이 혈액만으로 유방암을 정밀 진단할 수 있고 특히 단일 칩 내에서 신호 보정을 통해 추가 과정 없이 원스텝으로 개인마다 다양한 농도로 존재하는 엑소좀 내 유방암 유전자에 대한 신뢰성 높은 분석이 가능하다”며 “앞으로 치료 모니터링과 전이 추적에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

함승주 교수는 “별도 분석 장비나 전문 인력 없이 단일 칩으로 정밀 유방암 진단을 가능하게 하는 것”이라며 “유방암 조기진단과 나아가 효과적 암 치료전략 개발에 크게 이바지할 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다.

연구 결과(논문명 : Microfluidic device for one-step detection of breast cancer-derived exosomal mRNA in blood using signal-amplifiable 3D nanostructure)는 바이오센서 분야의 국제 저널인 ‘Biosensors and Bioelectronics’에 11월 2일 자 온라인 판에 실렸다.

/세종=정종오 기자(ikokid@inews24.com)


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