소량의 소변만으로 복잡한 분석 과정 없이 전립선암과 췌장암을 검사할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
한국재료연구원 나노표면재료연구본부 정호상 박사 연구팀이 포스텍 노준석 교수 및 경희대 의과대학 최삼진 교수와 공동연구를 통해 소변 내 대사체의 광신호를 증폭할 수 있는 스트립 형 소변 센서를 개발하고 현장에서 암을 진단하는데 성공했다고 25일 밝혔다.
스트립 형 센서의 생산가격이 100원 이하여서 대량 검사에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
이 기술은 검사가 필요한 시점에 소변을 소량(10uL)으로 용적한 후 빛을 조사하는 것만으로 별도의 분석 과정 없이 전립선암과 췌장암을 검사할 수 있고 검사기기는 스트립 형으로 제작돼 현장에서 신속 고감도로 암을 진단할 수 있도록 했다.
연구팀은 암 환자와 정상인 소변 내에 존재하는 대사체 구성성분의 차이에 주목했다.
연구팀 관계자는 "체내 암세포가 증식하게 되면 비정상적인 물질대사로 인해 정상인과 다른 대사체를 소변으로 분비하게 된다"며 "이를 기존의 기술로 구분하기 위해 고가의 큰 장비가 필요해 현장 적용이 어려웠다"고 설명했다.
연구팀은 다공성 종이 위에 산호초(Coral) 모양의 플라즈모닉 나노소재를 형성해 소변 내 대사체 성분의 광신호를 10억 배 이상 증폭하는 표면증강라만산란 센서를 개발했다.
센서에 소변을 용적하고 빛을 조사하면 암 대사체 신호가 센서 표면에서 증폭돼 암을 진단할 수 있게 된다.
연구팀은 획득한 분광 신호를 인공지능 기반 분석법을 적용해 정상인과 전립선암, 췌장암 환자를 99%까지 구분하는데 성공했다.
현재 사용되는 다수의 암 진단 기술은 혈액검사 또는 영상의학적 방법으로 암의 존재를 찾고 조직검사를 통해 암을 진단해 많은 이들이 매년 건강검진을 통해 암 발생을 추적하기 위해 노력하지만 암을 늦게 발견해 치료가 늦거나 사망에 이르는 경우도 많다.
이번 연구는 누구나 쉽게 획득할 수 있는 생체시료인 소변을 사용했다.
소변을 이용한 새로운 암 진단법, 현장형 신속 암 환자 스크리닝, 암 환자 치료 후 재발 모니터링 기술 등에 활용이 가능하다.
연구책임자인 정호상 선임연구원은 "췌장암과 같이 진단 방법이 잘 알려지지 않은 암의 경우 발견이 어려워 최초 진단 후 생존율이 낮고 1인당 경제적 비용은 연간 6300만원 수준"이라며 "암과 같은 난치성 질병은 조기진단이 가장 중요한 만큼 이 기술이 새로운 진단법을 제시할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
연구 결과는 바이오센서 분야 세계적 권위지인 ‘바이오센서 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensores and Bioelectronics, IF: 12.5, JCR 상위 < 3%)’에 1월9일자로 게재됐으며 연구팀은 관련 특허를 한국과 미국에 출원했다.
연구팀은 전립선암, 췌장암을 시작으로 대장암, 폐암 환자의 소변을 분석해 진단 가능한 암의 종류를 점차 늘릴 계획이다.
