소변에 빛 쏘아 암 진단... 현장형 암 조기진단법 개발

국내 연구진이 별도의 분석과정 없이 소변 대사체에 빛을 쏘아 전립선암과 췌장암 여부를 99% 판정할 수 있는 기술을 개발했다. 혈액검사나 조직검사 없이 소변만으로 현장에서 신속하게 암을 진단하는 길이 열린 것이다. 

경남 창원에 본원을 둔 한국재료연구원(KIMS)은 "나노표면재료연구본부 정호상 박사 연구팀이 포스텍 노준석 교수, 경희대 의과대학 최삼진 교수와 공동연구를 통해 소변 내 대사체의 광신호를 증폭할 수 있는 스트립 형 소변 센서를 개발하고 현장에서 암을 진단하는 데 성공했다"고 25일 밝혔다.

'대사체'란 세포, 조직, 체액 등 생물학적 시료 내에 존재하는 대사산물의 총체를 뜻한다.

연구팀이 개발한 기술은 검사가 필요한 시점에 소변을 소량(10uL)으로 용적한 후 빛을 조사하는 것만으로 별도의 분석 과정 없이 전립선암과 췌장암을 검사할 수 있는 기술이다. 검사기기는 스트립형으로 제작해 현장에서 바로 고감도로 암을 진단할 수 있다. 

연구팀은 암 환자와 정상인 소변 내에 존재하는 대사체 구성 성분의 차이에 주목했다. 체내 암세포가 증식하면 비정상적인 물질대사로 인해 정상인과 다른 대사체를 소변으로 분비하게 되는데, 이를 기존 기술로 구분하기 위해서는 고가의 큰 장비가 필요해 현장 적용이 어려웠다.

연구팀은 다공성 종이 위에 산호초(Coral) 모양의 플라즈모닉 나노소재를 형성해 소변 내 대사체 성분의 광신호를 10억 배 이상 증폭하는 '표면증강라만산란 센서'를 개발했다.

이 표면증강라만산란 센서에 소변을 용적하고 빛을 조사해 획득한 분광 신호를 인공지능 기반 분석법으로 정상인과 전립선암·췌장암 환자를 99%까지 구분할 수 있다는 것이다. 

많은 사람이 매년 건강검진을 통해 암 발생을 추적하고자 노력하지만, 암을 늦게 발견해 치료가 늦거나 사망에 이르는 경우도 많다. 게다가 의료사각지대 사람들은 정기검진을 받기 어려워 이미 암이 상당히 진행된 이후에 발견하게 되는 경우도 잦다.

이번 연구 성과는 누구나 쉽게 획득할 수 있는 생체시료인 소변을 이용한 새로운 암 진단법이고, 현장형 신속 암 환자 스크리닝, 암 환자 치료 후 재발 모니터링 기술 등에 활용이 가능해 주목된다. 특히, 스트립형 센서의 생산가격이 개당 100원 이하여서 대량 검사에도 활용할 수 있다.

연구팀은 전립선암·췌장암을 시작으로, 대장암·폐암 환자의 소변을 분석해 진단 가능한 암의 종류를 점차 늘려가는 중이다.

연구책임자인 정호상 선임연구원은 "췌장암과 같이 진단 방법이 잘 알려지지 않은 암의 경우 발견이 어려워 최초 진단 후 생존율이 낮다"면서 "암과 같은 난치성 질병은 조기 진단이 가장 중요한 만큼, 본 기술이 새로운 진단법을 제시할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

한편, 한국재료연구원 주요 사업과 한국연구재단 나노 및 소재 기술 개발사업의 지원으로 수행된 이번 연구 결과는 관련 특허가 한국과 미국에 출원됐으며, 연구논문은 바이오센서 분야 세계적 권위지 '바이오센서 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensores and Bioelectronics)'에 최근 게재됐다.