한국재료연구원 바이오·헬스재료연구본부 이민영, 박성규 박사 연구팀이 광신호 증폭용 바이오센서 나노소재를 기반으로 혈액 내 암 돌연변이 유전자를 세계 최고 수준인 0.000000001%까지 초고민감도로 검출할 수 있는 기술을 개발했다.
연구팀은 폐암 환자(1~4기)와 정상인 혈액 샘플로 폐암 환자에서 흔히 발견되는 상피세포 성장인자 수용체(EGFR) 돌연변이 테스트를 실시한 결과 진단 정확도 96%를 달성했다.
기존 유전자 분석 기술은 정상 유전자 대비 돌연변이 유전자를 검출하는 분석 민감도가 낮아 초기 암 환자에 대한 정확한 진단이 어려웠다. 또 분석에 고비용과 장시간이 소요되며 특수 장비가 필요해 빠른 치료 전략 수립이 어렵고 선별 검사에 적용하기 어려웠다.
연구팀은 이 같은 문제점을 극복하기 위해 표적 유전자 부위 내 다양한 암 돌연변이를 0.000000001%의 초고민감도로 1시간 이내에 분석할 수 있는 저비용 분석 기술을 개발했다. 이 기술은 보고된 기술 중 최고 수준인 0.0001%보다 10만배 향상된 세계 최고 수준 민감도를 구현해 폐암 환자 혈액으로 조기 진단 가능성을 확인했다.
이 기술은 형광 신호를 크게 향상시키는 나노소재 기술에 정상 유전자 형광 신호를 억제하고 암 돌연변이 유전자 형광 신호만 증폭시키는 프라이머·프로브 설계를 결합한 기술이다. 매우 소량의 암 돌연변이 유전자까지 정확하게 검출하려면 강한 형광 신호 발현 기술뿐 아니라 미세한 형광 신호의 정확한 구분이 필요하다.
연구팀은 3차원의 고밀도 금나노구조체가 형성된 플라즈모닉 기판에 EGFR 돌연변이 유전자 3종을 동시에 검출할 수 있는 마이크로 어레이 형태 바이오 칩을 제작했다. 국내 폐암 환자 43명과 정상군 40명을 대상으로 임상적 성능을 평가한 결과 폐암 환자에 대한 임상적 민감도 93%와 정상군에 대한 임상적 특이도 100%를 확인했다.
이는 암의 초기 진단과 재발 감지뿐 아니라 치료 효과 모니터링 및 개인 맞춤형 치료 계획 수립에 중요한 역할을 할 수 있다. 또 외과적 조직 생검 대신 혈액을 이용한 액체 생검이 가능해 환자 부담과 검사 과정의 복잡성을 줄이고 정기 선별 검사로 활용해 암 관리 및 치료의 품질 향상에 기여할 수 있다.
연구팀은 폐암을 시작으로 대장암, 유방암, 췌장암 등 다양한 암의 조기진단 기술로 확장 개발을 진행하고 있으며 상용화를 위한 기술 이전 기업을 모색하고 있다.
연구 책임자인 이민영 선임연구원은 “세계 최고 수준의 초고민감도로 다양한 암 돌연변이의 포괄적 검출이 가능하다는 점에서 암 조기진단 및 치료, 재발 모니터링 시장의 주역이 될 수 있을 것”이라며 “이를 통해 암 환자의 생존율과 삶의 질이 크게 향상될 것으로 기대한다”고 말했다.
창원=노동균기자 defrost@etnews.com
