차세대 진단 기술이 국내 연구진에 의해 개발돼 의료기기 상용화 기대감을 높이고 있다.

9일 업계에 따르면 국내 연구진이 혈액 한 방울로 전립선암 재발부터 치료 반응까지 예측할 수 있는 검사 기술, 땀 속 포도당 수치 측정 고성능 전기방사 섬유, 혈액 소량으로 NK 세포 활성도 검사 기술 등을 개발하는데 성공했다.

인제대 정재승·한기호 교수는 최근 서울대 변석수 교수와 함께 혈중암세포의 전립선특이막항원(PSMA) 메신저리보핵산(mRNA) 농도를 측정해 전립선암을 진단할 수 있는 검사 방법을 개발했다고 3일 밝혔다.

전립선암은 남성의 생식기관인 전립선에 생기는 암으로, 최근 발생률과 사망률이 급격히 증가하는 추세다.

PSA(전립선특이항원) 검사, 조직생검 등 방식이 진단에 사용되고 있지만 PSA 검사는 특이성이 낮고 조직생검은 감염 우려가 있으며 반복 검사가 어렵다는 단점이 있다.

PSMA 양전자방출단층촬영(PET-CT) 방식은 장비가 고가인 데다 운용에 전문 인력이 필요해 자주 사용하기 어렵다.

연구팀은 6년 동안 추적·관찰해온 전립선암 환자 247명의 혈액을 채취, 혈중암세포(CTC)를 분리했다.

이어 이 암세포들이 발현하는 PSA·PSMA 등 6가지 전사체(mRNA)의 발현량을 측정했다.

그 결과 혈중암세포에서 발현되는 PSMA mRNA 농도가 수술 후 전립선암 환자의 생화학적 재발과 밀접한 관련이 있다는 사실을 확인했다.

이 새로운 바이오마커(질병의 진행 정도를 진단하는 생물학적 지표)를 활용해 단순한 혈액 검사만으로 전립선암의 재발과 진행, 약물 치료 반응성을 예측할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 종양의 위치에 대한 공간적인 정보를 제공하는 PSMA 영상과 혈중암세포 기반 PSMA 검사를 결합하면 PSMA PET-CT의 위양성(가짜 양성) 오류 문제를 해결하고 전립선암 진단 치료 정확성을 높일 수 있을 것으로 기대했다.

한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 박인규 교수팀은 최근 한국기계연구원 정준호 박사와 함께 전기방사 섬유 위에 금속과 금속산화물 기반 나노구조체를 전사하는 기술을 개발했다.

최근 웨어러블 전자기기에 적용되는 섬유의 기능화를 위해 기능성 물질을 덧입히는 방식이 쓰이고 있지만 접착제로 인해 통기성이 떨어지는 한계가 있다.

연구팀은 접착제 없이도 표면 접착력이 뛰어난 나노구조체 전사 기술을 개발했다.

우선 전기방사 공정을 통해 1∼3㎛(마이크로미터·100만분의 1ｍ) 굵기 섬유 가닥 모양의 열가소성 고분자를 개발했다.

여기에 압력과 열을 가해 표면을 개질, 접착제 없이 금속(금속산화물) 기반 나노구조체를 전사하는 데 성공했다.

섬유 표면 전체가 아닌 수 ㎛ 굵기 섬유 가닥에 직접 금속을 증착해 낸 것은 이번이 처음이다.

금속을 섬유 전체에 고르게 코팅할 수 있고, 변형 우려도 없다고 연구팀은 설명했다.

개발한 섬유에 은 나노 구조체를 부착, 땀 속에 포함된 미세한 포도당 수치를 측정해 저혈당 등을 진단할 수 있는 센서도 개발했다.

금·은·알루미늄·니켈 등 금속부터 이산화타이타늄·이산화규소 등 금속산화물까지 다양한 재료의 나노구조체 전사가 가능하다.

연구팀은 기존 전기방사 섬유 상 나노구조체 전사 공정의 낮은 범용성, 대량생산 한계 등 문제를 해결하고 웨어러블 의료기기 등에 적용할 수 있을 것으로 내다봤다.

고려대 세종캠퍼스 생명정보공학과 전현식 교수(메타이뮨텍 CEO)는 최근 전자정보공학과 서성규 교수(메타이뮨텍 CTO), 메타이뮨텍 한선미 박사, 고대안암병원 혈액내과 김병수·강가원 교수, 진단검사의학과 남명현 교수와 함께자연살해세포(NK cell) 활성도 기반의 개인 면역력 진단 플랫폼 'Cellytics NK'를 개발했다.

연구팀에 따르면 기존의 '유세포분석기(FACS)'나 '효소면역측정법(ELISA)' 등의 NK 세포 활성도 검사는 고가·대형·전문 분석기기를 사용해야만 가능했다.

이번 연구에서는 '렌즈프리 그림자 이미징 기술(Lens-free Shadow Imaging Technology, LSIT)'과 '면역세포 활성도 신속 자극 기술(Activation Stimulator Cocktail, ASC)'을 활용한다면 비전문가도 소량의 혈액만으로 신속(1.5시간)하고 정확(정상인 326%, 암환자 161%)하게 검사를 수행할 수 있다는 것을 입증했다.

Cellytics NK는 면역세포의 수와 개별 세포의 활성도를 동시에 알려줄 수 있는 최초의 면역력 진단 플랫폼으로 'CES 2024 디지털헬스' 분야 혁신상을 수상하며 혁신성과 기술력을 인정받았다. 해당 플랫폼은 현재 메타이뮨텍을 통해 식약처 허가 및 상용화 과정을 진행 중이다.