▲ KIMS가 개발한 플라즈모닉 기반 액체생검 플랫폼은 금속 나노구조에서 발생하는 플라즈모닉 현상을 활용해 암유전자 검출 신호를 크게 증폭하도록 설계됐다.

국내 연구진이 혈액과 소변만으로 초기 대장암을 정밀 진단할 수 있는 액체생검 플랫폼 개발에 성공했다. 폐암 진단에 이어 대장암까지 적용 범위를 넓히며 차세대 정밀의료 기술 확보에 한 걸음 더 다가섰다.

한국재료연구원(KIMS, 원장 최철진)은 바이오·헬스재료연구본부 이민영·박성규 박사 연구팀이 초기 대장암 환자의 혈액과 소변에서 암유전자인 KRAS 돌연변이를 초고감도로 검출할 수 있는 플라즈모닉 기반 액체생검 플랫폼을 개발했다고 17일 밝혔다.

연구팀은 0기와 1기 초기 대장암 환자의 암 조직과 혈액, 소변 시료를 분석한 결과 검체 간 90% 이상의 높은 일치도를 확인했다. 이를 통해 비침습 방식의 암 정밀진단 기술로서 임상 적용 가능성을 입증했다.

이번 연구는 KIMS 연구팀이 앞서 개발한 폐암용 액체생검 플랫폼을 대장암 분야로 확장한 후속 성과다. 연구팀은 기존 폐암 진단에서 EGFR 돌연변이를 검출했던 기술을 대장암의 대표적 바이오마커인 KRAS 돌연변이 분석에 적용했다. 특히 혈액뿐 아니라 소변에서도 암유전자를 검출하는 데 성공해 활용 범위를 넓혔다.

최근 정밀의료와 맞춤형 치료 수요가 증가하면서 혈액이나 소변을 활용한 액체생검 기술이 주목받고 있다. 액체생검은 조직을 채취하는 기존 조직검사보다 환자 부담이 적고 반복 검사가 가능해 암 조기진단과 재발 감시에 유리하다.

그러나 초기 암 환자의 체액에는 암유전자가 극미량으로 존재해 기존 PCR 기반 분석법이나 차세대염기서열분석(NGS) 기술만으로는 검출 민감도와 비용, 분석 시간 측면에서 한계가 있었다.

이에 연구팀은 플라즈모닉 신호 증폭 기술과 선택적 유전자 증폭 기술을 융합해 새로운 액체생검 플랫폼을 구현했다. 금속 나노구조 기반의 플라즈모닉 마이크로어레이를 활용해 광신호를 증폭하고, 정상 유전자 사이에 존재하는 극미량의 돌연변이 유전자를 선택적으로 검출할 수 있도록 설계했다.

이를 통해 고비용의 초고심도 NGS 분석에 의존하지 않고도 초기 암 환자의 암유전자를 정밀하게 분석할 수 있는 가능성을 제시했다.

연구진은 이번 기술이 대장암뿐 아니라 다양한 암종으로 확대 적용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 혈액과 소변 등 비침습 검체를 활용할 수 있어 암 조기진단과 동반진단, 치료 반응 평가, 최소잔존질환(MRD) 모니터링, 재발 감지 등에 폭넓게 활용 가능하다는 설명이다.

또한 해외 기업들이 주도하고 있는 고감도 암유전자 분석 시장에서 국내 기술 자립도를 높이는 데도 기여할 전망이다. 향후 폐암과 췌장암 등 다양한 암종으로 플랫폼 적용 범위를 확대할 경우 국내 정밀진단 및 의료기기 산업 경쟁력 강화와 글로벌 시장 진출에도 도움이 될 것으로 기대된다.

이민영 KIMS 선임연구원은 “플라즈모닉 액체생검 플랫폼의 대장암 적용 가능성과 소변 기반 암유전자 분석 가능성을 입증한 성과”라며 “향후 다양한 암종에 적용 가능한 정밀진단 플랫폼으로 발전시켜 암 조기진단과 재발 모니터링에 활용할 계획”이라고 밝혔다.

박성규 KIMS 책임연구원은 “플라즈모닉 소재와 바이오진단 기술의 융합을 통해 차세대 정밀진단 플랫폼을 고도화하겠다”고 말했다.

한편, 이번 연구는 산업통상부 소재부품기술개발사업과 국가과학기술연구회(NST) 글로벌 TOP 전략연구단 ‘초고감도 정밀 암유전자 분석 연구단’의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 정밀의료 분야 국제학술지 ‘npj Precision Oncology(IF 8.0)’에 지난 5월 2일 온라인 게재됐으며, 연구팀은 관련 지식재산권 확보와 함께 기술이전 및 사업화를 추진하고 있다.