동물실험서 5개 구분·판별 성공…향후 46개로 확대

집에서 사용가능…"암 조기발견·치료에 도움될 것"

유전자편집 '크리스퍼' 기술을 이용해 소변 검사로 암을 효과적으로 진단할 수 있다는 해외 연구 결과가 나왔다. 아직 초기 단계지만 향후 상용화 시 자가 검사와 조기 치료가 가능한만큼 암 치료에 도움이 될 것으로 기대된다.

15일 의료계에 따르면 미국 매사추세츠공과대학(MIT) 연구팀은 소변 검사로 조기에 암을 진단할 수 있는 새로운 나노입자 센서를 개발했다고 밝혔다. 해당 연구 결과는 지난 4월 23일 국제학술지 '네이처'(Nature nanotechnology)에 게재됐다.

연구팀은 이 센서가 다양한 암 관련 단백질을 감지할 수 있어 종양의 유형이나 치료에 대한 반응을 구별하는데 활용할 수 있다고 설명했다.

연구팀은 센서의 나노입자가 종양을 접하면 소변으로 배설되는 짧은 DNA 가닥을 배출하도록 설계했다. DNA를 '바코드' 삼아 분석하면 환자가 가진 종양의 특징을 구별할 수 있는 원리이다. 연구팀은 종이를 이용해 집에서 시행하는 코로나19 자가진단과 유사한 형태로 이 진단 검사를 만들었다. 가능한 한 많은 환자가 저렴하게 접근할 수 있도록 하기 위해서다. 

연구팀은 "자원이 많이 들지 않는 환경에서 기술을 적용하는 혁신을 시도하고 있다. 이 진단 검사에 종이를 이용한 것은 진단 검사를 공평하고 빠른 시일 안에 검사 결과를 제공할 수 있는 저렴한 기술을 창출하기 위해서다"라고 설명했다.

동물실험에서 연구팀은 이 나노센서를 이용해 종양에서 발현되는 5가지 다른 효소를 감지했다. 또 이후 미세유체 분석법을 이용해 표본을 분석한 결과, 나노센서가 최소 46개의 서로 다른 DNA를 구별하도록 확장할 수 있는 것으로 나타났다.

이 DNA 바코드는 인위적으로 합성한 바이오마커(생물학적 지표)다. 암환자의 혈액에서 종양과 관련된 단백질이나 세포 같은 바이오마커를 검출하는 것과 비슷한 개념이다. 다만 이런 자연적인 바이오마커는 매우 드물어 초기 암 단계에서 찾기가 불가능에 가깝다.

연구팀은 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 이 DNA 바코드를 쉽고 저렴하게 분석할 수 있도록 만들었다. 연구팀은 암세포가 원래 위치를 벗어나거나 새로운 위치에 안착하게 돕는 효소 프로타아제를 감지할 수 있는 나노입자를 만들었다. 이 나노입자는 다양한 프로타아제에 의해 잘리는 펩타이드로 코팅돼 소변에서 쉽게 검출되도록 했다.

또 이 입자는 다양한 DNA 바코드를 전달할 수 있도록 설계돼 향후 민감도와 특이도를 높여 종양 유형과 특성을 더 쉽게 구분하는 것이 가능하도록 했다.

연구팀이 이를 바탕으로 동물실험을 한 결과, 5개의 DNA 패널이 폐에서 처음 발생한 종양과 폐로 전이된 직장암 세포를 정확하게 구분했다. 연구팀은 앞으로 최대 46개의 서로 다른DNA 바코드를 적용한 미세유체 칩을 만들 계획이다.

연구팀은 "이런 검사는 암을 발견하는 것뿐 아니라 환자가 가진 종양이 치료에 얼마나 잘 반응하는지, 치료 후 재발 여부를 측정하는 데에도 사용할 수 있다. 현재 사람을 대상으로 한 임상시험을 목표로 입자를 추가 개발하기 위해 노력 중"이라고 설명했다.

기사제공=뉴스1(시애틀N 제휴사)