생명연, 혈액 활용 유방암 체외 정밀 진단시스템 개발

[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 혈액을 활용해 유방암 체외 정밀 진단시스템을 개발했다.

한국생명공학연구원은 바이오나노연구센터 임은경 박사 연구팀이 연세대 연구팀과 형광 신호 증폭 탐침을 활용한 엑소좀 RNA 측정을 통해 혈액 내 유방암 바이오마커를 정밀 진단할 수 있는 시스템을 개발했다고 25일 밝혔다.

엑소좀은 세포로부터 배출되는 작은 지질 소포체로 모체가 되는 세포의 특성을 보유하고 있으며, 혈액, 소변, 눈물 등 다양한 체액에서 발견된다.

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 이뤘으나 최근 체액 속에 존재하는 깨진 암세포 DNA 조각을 찾아 유전자 검사로 분석하는 액체생검(Liquid biopsy)이 새로운 패러다임으로 떠오르고 있다.

특히 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 있으며, 이 중 엑소좀이 세포와 동일한 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 결합하고, 구조체 내부에 민감도 높은 탐침(probe)을 장착했다.

탐침이 유방암의 바이오마커인 ErbB-2(Erythroblastic oncogene B-2 gene, 적아세포 암유전자)와 반응 시 폭발적인 형광 신호 증폭이 발생하도록 함으로써 정밀한 유방암 진단이 가능한 시스템을 개발했다.

탐침에는 CHA(Catalytic Hairpin Assembly) 기술을 적용해 추가적인 첨가물이나 별도 과정 없이도 자가신호 증폭을 통해 원스텝으로도 고감도의 검출이 가능하게 했다.

아울러 항존유전자 일종인 GAPDH(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, 글리세르알데히드-3-인산 수소 이탈 효소)를 동시 검출해 표적유전자인 ErbB-2 형광신호를 보정함으로써 보다 높은 신뢰성을 가질 수 있도록 고안했다.

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