△ 국내에서 신개념 의료기기 기술이 잇따라 개발되고 있다.

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

17일 의료계 등에 따르면 국내 연구진들은 최근 MRI 조영제·뇌암 온열치료 동시 사용 가능 나노물질, 초분광 영상기술·AI 활용 위암 진단 기술, 혈액 몇방울로 폐암 조기 진단 기술 등을 개발하는데 성공했다.

서울대병원 융합의학과 나이랑 교수와 신경외과 백선하 교수팀은 최근 서울대 융합과학기술대학원 박원철 교수, 상하이교통대 릉대순 교수팀과 함께 나노물질(MnZn-SPION-7)을 개발하고 생체 내 실험 등을 통해 교모세포종의 진단 및 치료 효과를 확인했다.

연구팀은 고온열분해 제조공법을 통해 기존 산화철에 망간(Mn)과 아연(Zn)을 도핑하는 방법으로 7-nm 크기의  Mn0.5Zn0.5Fe2O4 산화철 나노물질 'MnZn-SPION-7'을 개발했다.

또 안전성을 향상하기 위해 메톡시-PEG-실란 용매로 표면을 수정해 PEG-MnZn-SPION-7를 제조했다.

이후 나노물질의 안정성, 생체 안전성, 생체 적합성 및 진단·치료 성능을 평가하기 위해 생채 내 실험과 시험관 실험을 진행하고 기존 Fe3O4 산화철 나노물질(SPION)과 비교했다.

연구 결과 PEG-MnZn-SPION-7은 크기와 모양이 균일했으며 수용액에서 자기적 특성을 유지해 나노물질의 안정성이 입증됐다.

아울러 기존 SPION보다 현저하게 높은 MRI T2 강조효과를 보여 조영제로써 탁월한 성능을 확인했다. 

치료효과 측면에서 MnZn-SPION-7은 140Oe, 100kHz의 교번자기장에서 기존 SPION보다 5배 이상의 높은 발열을 보였다(78.4°C 대 15.4°C). 

또 PEG-MnZn-SPION-7을 교모세포종 세포에 주입했을 때 온도가 26.6 °C 상승해 교모세포종 세포가 소멸했으며 2주 동안 6회에 걸쳐 동일한 교번자기장을 가했을 때 면역세포 활성이 유도됐다.

연구팀은 MnZn-SPION-7 나노물질이 매우 높은 고온의 온열치료뿐만 아니라 MRI 조영제로써 종양 추적을 동시에 가능토해 해 새로운 암 치료법 개발에 큰 도움이 될 것으로 기대했다.

아주대학교 물리학과 윤종희 교수와 의과대학 노충균(소화기내과학교실)·노진(병리학교실) 교수팀은 최근 초분광 영상기술과 인공지능을 활용해 정밀하고 빠른 위암 진단 기술을 개발했다.

연구팀은 빨강·초록·파랑을 측정하는 기존의 컬러 영상기술에 비해 더 많은 색을 정밀하게 측정할 수 있는 초분광 영상기술과 인공지능을 활용한 연구에 나섰다.

연구팀은 영상처리 및 정합 기술을 개발해 병리조직검사 데이터와 초분광 영상 데이터를 비교하고 정답 데이터를 확보해 인공지능 모델을 정밀하게 학습시켰다.

연구팀은 초분광 영상기술을 통해 생체 조직의 산란 및 흡수 특성을 측정하고 정상 조직과 암 조직 등 질병에 따라 변화되는 조직의 광특성을 질병 진단에 활용했다.

연구팀은 초분광 영상기술과 인공지능을 통해 환자로부터 획득한 조직으로 별도의 생화학 처리 없이 암의 유무를 진단할 수 있음을 보인 성과로 조직 검체 확보와 동시에 수 분 내 암 진단이 가능해 환자 치료에 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 내다봤다.

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.

연구팀은 이 기술이 환자들의 고통과 부담을 크게 줄이면서도 정확한 진단을 가능하게 할 것으로 기대했다.

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• 강찬우 기자
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