[지금은 과학] 피·침·오줌으로 암 조기 진단 가능할까

[아이뉴스24 정종오 기자] 혈액, 타액과 소변 등과 같은 체액에 존재하는 마이크로RNA는 핵심 바이오마커로 활용된다. 국내 연구팀이 암 조기 진단, 치료 방향 결정, 치료 효과 모니터링이 가능한 표적 마이크로RNA 다중 검출 기술을 개발했다.

카이스트(KAIST, 총장 이광형)는 생명화학공학과 박현규 교수, 신소재공학과 정연식 교수 공동 연구팀이 암 관련 마이크로RNA를 다중 검출할 수 있는 다색 양자점(퀀텀닷) 어레이를 내놓았다고 20일 발표했다.

마이크로RNA는 18~25개의 염기서열로 이뤄진 짧은 RNA이다. 유전자 발현을 조절함으로써 세포 성장, 분화와 같은 다양한 세포 활동을 제어한다. 마이크로RNA의 비정상적 발현은 암을 포함한 다양한 질병과 밀접하게 연관돼 있다. 여러 가지 질병을 진단하는 차세대 바이오마커로 주목받고 있다.

마이크로RNA를 검출하는 가장 일반적 기존의 방법은 역전사 중합효소 연쇄반응(qRT-PCR)이다. 이 기술은 역전사 반응을 수반하기 때문에 정량의 정확도가 떨어지고 다중 분석이 제한된다. 다중 핵산 분석에 특화돼 개발된 마이크로 어레이 기술 또한 여전히 역전사 단계를 수반하고 있으며 민감도와 특이도에 있어서 한계가 있다.

연구팀은 이러한 현행 기술의 한계를 극복하기 위해 트랜스퍼 프린팅 기법을 활용해 초고해상도의 다색 양자점 어레이(PQDA)를 제작했다. 이를 마이크로RNA를 분석하는 기술로 발전시켰다. 그 결과 연구팀은 표적 마이크로RNA를 높은 민감도와 특이도로 다중 검출하는 데 성공했다.

PQDA는 표적 마이크로RNA에 상보적 DNA프로브/양자점 복합체가 고정된 고분자 패턴으로 이중가닥 특이적 뉴클레아제(DSN) 효소에 의해서 표적 마이크로RNA에 특이적 양자점을 방출하도록 설계됐다.

연구팀은 방출된 양자점들의 형광 신호 앙상블을 기반으로 유방암에 관련된 세 종류의 마이크로RNA를 펨토(10의 -15승5) 몰 수준으로 검출하는 데 성공했다. 혈청과 유방암세포로부터 마이크로RNA를 검출함으로써 기술의 임상 활용도를 입증했다.

연구팀 관계자는 "마이크로RNA는 혈액, 타액과 소변과 같은 체액에도 존재하기 때문에 액체생검(Liquid biopsy)을 위한 핵심 바이오마커로 작용할 수 있다ˮ며 "이번 기술은 암의 조기 진단, 치료 방향 결정, 치료 효과 모니터링 등을 위한 액체생검 기술로 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다ˮ고 설명했다.

KAIST 신소재공학과 남태원 박사와 생명화학공학과 박연경 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구(논문명: Polychromatic quantum dot array to compose a community signal ensemble for multiplexed miRNA detection)는 미국화학회(American Chemical Society)가 발행하는 국제 학술지 `ACS 나노(ACS Nano)'에 6월 15일 자 온라인판에 실렸다.