▲ 박범철 연구원 (고려대), 소정욱 연구원 (한양대), 최희주 연구원 (한양대), 이정연 교수 (한양대), 김영근 교수 (고려대), 이주헌 교수 (한양대) (사진=한양대 제공)

 

[mdtoday=이재혁 기자] 한양대학교 ERICA 생명나노공학과 이주헌 교수팀이 고려대학교 신소재공학부 김영근 교수팀, 한양대학교 병리학교실 이정연 교수팀과의 공동연구로 전이성 유방암을 10분 이내로 검지할 수 있는 ‘고감도 나노분자 진단 기술’을 개발했다고 14일 밝혔다.

기존 암 진단에는 다양한 방법이 존재하며 대표적으로 영상진단, 유전자 검사, 그리고 조직·세포 병리검사가 있다. 그중 최근 주목을 받고 있는 대표적인 비침습적 검사 방법인 ‘액체생검’ 방식은 혈액 등 체액 속 존재하는 전이성 암세포 유전자 조각을 찾아 유전자 검사로 분석하는 기술로, 유전자 검사 유형에 따라 몇 시간에서 길게는 몇 주일 정도로 소요된다. 

 

그러나 체액 내 암세포 유전자는 극미량으로 존재하며 몇십 분에서 몇 시간 내에 분해되기 때문에 기존의 액체생검 기술로 암 전이 조기진단 및 전이 진행을 파악하는 데 한계가 존재한다.

이러한 문제점을 해결하고자 공동연구팀은 나노기술을 이용해 고민감도로 신속하게 전이성 유방암 유전물질을 검출할 수 있는 시스템을 구축하는 데 성공했다. 

 

나노입자 기반 유전자 표면 포집화 증폭(Nanoparticle-based Surface Localized Amplification, nSLAM)이라 명명된 분자진단 기술은 산화철-금 코어-쉘 나노입자를 이용해 전통적인 PCR 방식으로 유전물질을 증폭하고 검출 대상에 전압을 가해 발생하는 증폭 전류 신호를 확인하는 전기화학 측정으로 유방암 전이를 진단한다.

본 기술로 체외에서 1 fM(10-15 M, 전이성 유방암 환자 체내 암 유전자 농도와 비슷한) 극저농도의 유전물질을 7분 내외로 검출하는 데 성공했으며, 최소 3 aM(용액 1 μL 당 유전자 조각 2개) 농도까지 검출했다. 또한 사람의 전이성 유방암과 유사한 동물실험 모델에 본 기술을 적용하였을 때 유방암 실험 쥐의 혈액으로 암 전이 진단에 성공하여 본 기술의 임상 적용 가능성을 확인했다.

한양대 이주헌 교수는 “간단하고 저렴한 나노소재와 전통적인 유전자 증폭 방법, 그리고 전기화학적 측정기법을 융합하여 실제 전이암을 대상으로 신속하면서도 정확한 진단이 가능하다”며 “이러한 기술 성과가 조기진단이 어려운 다른 암, 특히 전이성 암에 대한 신속, 고감도 진단으로 미래의 다양한 암 환자 진단, 치료, 예후 관찰에 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 보인다”고 밝혔다.

한양대 소정욱 연구원(석사과정), 고려대 박범철 연구원(박사 후 과정), 한양대 최희주 연구원(연구 조교수)을 중심으로 진행된 본 연구는 과학기술정보통신부 중견연구자 지원사업, 우수신진연구자지원사업, 한양대학교 ERICA 산학협력단 이공계열 신진교원 국제학술논문 지원사업, 그리고 재단법인 과학치안진흥센터 미래치안도전기술개발사업의 지원으로 수행되었으며, 해당 논문 'Ultrasensitive and Rapid Circulating Tumor DNA Liquid Biopsy Using Surface-Confined Gene Amplification on Dispersible Magnetic Nano-Electrodes'는 화학, 재료과학 및 나노기술 분야 최고 수준의 저명 국제 학술지인 ‘ACS Nano (IF = 17.1)’에 5월 11일 온라인에 게재됐다.

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