△ 국내에서 신개념 의료기기 기술이 잇따라 개발되고 있다.

국내에서 간편한 방법으로 암을 진단할 수 있는 혁신 의료기기 기술을 잇따라 개발했다.

17일 의료계 등에 따르면 국내 연구진들은 최근 혈액 몇방울로 폐암 조기 진단 기술, 날숨 분석해 폐암 조기 진단 기술을 개발하고 간편하게 간암 진단하는 혈액 바이오마커를 발굴하는데 성공했다.

울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과 조윤경 교수팀은 최근 전남대병원 오인재 교수팀, 부산대병원 김미현 교수팀, 인하대병원 류정선 교수팀과 함께 전처리하지 않은 극미량의 혈장(혈액에서 혈구가 가라앉은 노란 액체)으로도 암 돌연변이를 진단할 수 있는 기술 'EV-CLIP'을 개발했다.

이 진단 기술은 혈액 속 나노소포체(EV)와 분자 비콘(핵산 분자)을 담은 인공 리포좀(CLIP)을 머리카락보다 가는 관 안에서 융합시키는 방식이다.

암세포에서 흘러나온 나노소포체에는 mRNA나 miRNA와 같은 유전 변이 정보 물질이 담겨 있는데 분자 비콘이 이 물질과 만나면 형광 신호를 내는 원리다.

이 방식을 적용하면 핏방울 약 4∼5개 양에 해당하는 20㎕(마이크로리터)의 혈장만으로 암을 진단할 수 있다.

이 기술은 특정 암 돌연변이 유무 확인뿐 아니라 초기 암 진단, 치료 후 잔류 암세포 모니터링 등에도 활용할 수 있다.

또 기존 진단법과 달리 혈장을 전처리해 나노소포체만 따로 추출하거나 유전자를 증폭하는 등 복잡한 과정이 필요 없다.

연구진이 83명의 환자를 대상으로 혈액을 분석하는 임상실험을 진행한 결과, 개발된 진단 기술은 폐암 항암제 선택에 중요한 EGFR 유전자 돌연변이를 100% 정확도로 찾아냈다.

특히 기존 차세대 염기서열(NGS) 기반 액체 생검으로는 발견하기 어려웠던 폐암 1∼2기 환자의 돌연변이도 정확하게 찾아냈다고 연구진은 설명했다.

이 기술은 바이오 벤처기업 랩스피너(LabSpinner)에 이전돼 병원에서 간편하게 사용할 수 있는 진단 키트 형태로 개발될 예정이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 최근 날숨을 통해 폐 속 암세포 덩어리에서 발생하는 다종의 휘발성유기화합물(VOCs)을 감지하는 센서 시스템과 이로부터 얻은 센싱 데이터를 통해 폐암 환자를 판별하는 AI 딥러닝 알고리즘 기술을 개발했다.

이 기술은 폐 속 암세포 덩어리에서 발생하는 다종의 휘발성유기화합물(VOCs)을 감지하는 센서와 센서로부터 얻은 데이터를 통해 폐암 환자를 판별하는 AI 딥러닝 알고리즘 기술로 구성돼 있다.

먼저 검진자의 날숨이 담긴 비닐에 탄소튜브 막대기를 연결하면 호흡 중 배출되는 여러 가스 성분이 막대기에 붙는다.

다시 막대기를 폐암 조기진단 시스템에 집어넣고 시스템을 구동하면 내장된 20종의 멀티모달 센서가 호기 가스의 구성성분과 탄소튜브 막대기에 붙은 호기 속 VOCs의 양에 따라 각기 다른 전기 신호를 내보내게 된다.

연구팀이 분당서울대병원 전상훈 흉부외과 교수 연구팀과 공동으로 폐암 환자 107명과 정상인 74명의 임상 시료 날숨을 채취해 AI 딥러닝 알고리즘으로 학습시킨 결과, 95%의 정확도를 나타냈다.

앞서 연구팀이 2019년 개발한 날숨 분석 의료용 '전자코'의 정확도(75%)보다 20% 포인트 향상됐다.

현장에서 선별검사에 적용할 수 있는 수준으로, 기존 병원 진단 장비보다 제작 비용이 저렴하며 진단 속도도 20분 이내로 빠르다.

연구팀은 후속 연구를 통해 추가로 1000례 이상의 대규모 폐암 환자를 대상으로 임상시험을 진행할 방침이다.

비만 환자의 날숨 속 단내(아세톤)를 실시간으로 측정하는 '웨어러블 전자코 시스템' 연구도 진행 중이다.

아주대 의대는 생화학교실 임수빈 교수는 최근 아주대병원 소화기내과 조효정 교수와 함께 바이러스성·비바이러스성 간암 환자와 비간암 환자의 혈액 샘플을 이용한 다중 오믹스 분석을 통해 유전자 마커를 분석한 결과 민감도와 특이도가 높은 혈액 바이오마커로 'SH3PXD2B(바이러스성 간암)'와 'CD70(비바이러스성 간암)'을 각각 규명했다.

특히 이들 바이오마커는 간암과 간염, 간경화 등과 같은 비간암을 '얼마나 잘 구분하는지' 성능을 보여주는 지표 중 하나인 AUC(Area under the curve, 0~1)에서 각각 0.73(SH3PXD2B), 0.83(CD70)로 높은 점수를 나타냈다.

간암은 종양미세환경의 이질성이 높고 원인이 다양해 치료가 까다롭고 생존율이 낮은 암종 중 하나다.

이에 조기 진단과 적극적인 치료의 중요성이 강조되지만, 현재 간암 진단법은 △낮은 민감도 △위양성(거짓 양성) 가능성 △환자 간 종양 이질성 등으로 효과적인 진단에 한계가 있다.

특히 바이러스성 또는 비바이러스성 병인에 따라 암 유전체의 양상이 달라 각 병인에 따른 구별된 바이오마커의 규명이 필요하다.

연구팀은 이번 연구의 신뢰도를 높이기 위해, 최근 바이오마커 연구에서 각광받고 있는 '혈액 버피코트(면역세포, 혈액 내 다양한 세포 포함)'를 간암 연구에 처음으로 활용했다.

또 간암 환자의 혈장 샘플에서 RNA 수준의 유전자 발현 분석과 단백질 발현 스크리닝을 결합한 다중 오믹스 분석을 시행했음을 강조했다.

• 
  
• 강찬우 기자
• ehealth@e-healthnews.com