서울대 김영수·장진영 교수팀, MRM-MS 이용 단백체 기반 마커 패널 개발…CA19-9와 병용시 95% 기록
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| (사진 왼쪽부터)의공학교실 김영수 교수, 간담췌외과 장진영 교수 |
[의학신문·일간보사=안치영 기자] 췌장암을 조기에 약 93%의 정확도(AUC)로 진단할 수 있는 혈액검사 기술이 개발됐다. 기존에 췌장암 진단에 사용되고 있는 CA19-9 검사와 병용하면 진단 정확도(AUC)가 95%까지 높아지는 것으로 알려졌다.
서울의대 김영수(의공학교실)·서울대병원 장진영(간담췌외과) 교수팀은 질량분석기 다중반응검지법(MRM-MS)을 이용해 췌장암 조기 진단이 가능한 단백체 기반의 다중 마커 패널을 개발했다고 3일 밝혔다.
이 기술은 분석 시간과 검사 비용을 줄이면서 높은 객관성과 정확도로 혈액에서 췌장암 단백체 표지자를 분석할 수 있는 차세대 검사법이다.
연구팀은 췌장암이 발병했을 때 혈액 내에서 발현하는 단백체 중에서 조기 진단을 도울 수 있는 여러 개의 바이오마커를 결합하는 데 주목했다.
췌장암 조기 진단이 가능한 다중 마커 패널을 구성하기 위해 서울대병원을 포함한 5개 기관 환자의 총 1008개 혈장 샘플을 사용했다.
연구팀은 질량분석기 다중반응검지법(MRM-MS)을 이용해 단백체 바이오마커 후보를 발굴, 확인, 검증 과정을 거쳐 그 효과를 규명했다.
연구팀이 개발한 질량분석기 다중반응검지법(MRM-MS)은 질량분석기에 의해 암 표지자의 고유한 질량 지문을 측정하는 방식으로 미량의 단백체 발현량 차이까지 정밀하게 구별해주는 고감도 첨단 분석 기술이다.
연구 결과 14개의 단백질을 포함하는 다중 마커 패널이 개발됐다. 단일 바이오마커인 CA19-9의 진단 정확도(AUC)가 77%였던 데 비해 다중 마커 패널을 활용하면 93%로 상당히 높아졌다. CA19-9보다 진단 정확도(AUC)가 15% 이상 향상된 것이다.
또한 CA19-9와 다중 마커 패널을 병용하면 진단 정확도(AUC)가 95%까지 높아져, CA19-9를 단독으로 사용했을 때 보다 약 18% 이상 진단 성능이 향상됐다.
김영수 교수는 “단백체 다중 마커 패널을 활용하면 췌장암의 발병 가능성, 조기 진단 및 중증도를 유의하게 예측할 수 있다”며 “이 기술은 추후 임상 적용 가능성이 있어 진단 마커로 CA19-9를 보완할 것으로 기대된다”고 말했다.
이 연구 결과는 미국암연구협회(American Association for Cancer Research) 학술지 ‘임상암연구(Clinical Cancer Research)’ 온라인판에 발표됐다.
한편 췌장암 다중 마커 패널은 국내를 비롯해 주요 국가에 특허 출원 상태이며, 국내 기업에 기술이전돼 상업화가 진행 중이다.
| 신경통증 치료제 가바펜틴, 척수 부상도 효과" |
| 美 오하이오 주립대학 의대 신경과장 필립 포포비치 교수 연구팀 |
다양한 신경통증 치료에 쓰이는 가바펜틴(제품명: 뉴론틴)이 척수 부상으로 인한 자율신경계의 손상을 줄이는 데 효과가 있다는 연구 결과가 나왔다.
가바펜틴은 억제성 신경전달물질인 GABA(gamma-aminobutylic acid)와 구조적으로 유사한 약물로 각종 신경병증성 통증 완화에 쓰이고 있다.
미국 오하이오 주립대학 의대 신경과 과장 필립 포포비치 교수 연구팀은 가바펜틴의 이 같은 효과를 보여주는 생쥐 실험 결과를 발표했다고 헬스데이 뉴스(HealthDay News)가 3일 보도했다.
척수 부상 모델 생쥐를 대상으로 한 실험 결과 척수 부상 초기에 가바펜틴을 투여하면 척수 부상에 의한 자율 신경세포의 구조 변화가 억제된다는 사실이 확인됐다고 연구팀은 밝혔다.
이러한 효과는 가바펜틴 투여 중단 후 1개월까지 지속됐다.
척수 부상 후에는 자율신경 기능장애(autonomic dysfunction)가 나타난다. 이는 자율신경계와 관계되는 교감, 부교감 신경계의 이상으로 발생한다. 자율신경 기능장애는 현재는 관리만 가능할 뿐 치료제가 없다.
척수 부상 같은 위험이 닥치면 척추의 자율 신경계에 구조 변화가 나타나면서 자율신경 세포들은 '투쟁-도피 반응'(fight or flight response)을 일으킨다.
'투쟁-도피 반응'이란 긴장 상황이 발생했을 때 뇌는 맞서 싸울 것인지 아니면 도망갈 것인지 둘 중 하나를 선택하게 되는데 그 과정에서 교감신경계와 부교감 신경계가 영향을 받아 심장 박동-호흡 속도 증가, 위와 장의 움직임 저하, 혈관 수축, 근육 팽창, 방광 이완, 발기 저하 등이 나타나는 현상이다.
따라서 자율신경 반사(automatic reflexes) 기능이 통제 불능 상태에 빠지게 된다.
자율신경 기능부전이 발생하면 척수 부상 환자는 심근경색, 뇌졸중 같은 심각한 심뇌혈관 질환이 나타나거나 장기적으로는 면역기능이 억제돼 폐렴 같은 심각한 감염이 반복될 수 있다.
가바펜틴이 생쥐 실험에서 나타난 것처럼 이를 억제할 수 있다면 척수 부상 환자는 삶의 질이 개선될 수 있을 것이라고 연구팀은 설명했다.
연구팀은 가바펜틴을 척수 부상 환자의 자율신경 기능장애를 막을 수 있는 예방약으로 용도를 바꾸는(repurpose) 것이 가능할 것으로 기대하고 있다.
이 연구 결과는 과학전문지 '셀 리포트'(Cell Reports) 최신호에 발표됐다.
국내 5년 생존율 췌장암 12.6%, 간암 37%‥증상 없어 조기발견 난관
혈액검사, 나노칩, 유전자 등 다양한 기술로 정확도·민감도 ↑
국내 암 중 최악의 생존율 TOP3 안에 드는 췌장암과 간암은 그 동안 초기 증상이 없어 조기발견에 큰 난관이 있었다.
하지만 최근 두 암종을 타깃한 새로운 진단기술들이 모습을 드러내면서, 환자의 생존율 제고에 빛을 발할 것으로 전망된다.
최근 국가암정보센터에 따르면 최근 5대 상대생존율(2018)은 췌장암 12.6%, 간암37%으로 다른 암종에 비해 상대적으로 낮은 생존율을 보이고 있다.
두 암 모두 세계적으로 높은 사망률을 보일 뿐더러 자각증상없어 초기 진단이 어렵다. 췌장암은 CT, MRI 등을 촬영해도 다른 장기에 가려져 있어 검진만으로는 진단이 힘들고, 간암의 경우 70~80%가 파괴돼도 증상을 보이지 않는 경우가 많다.
혈액 한 방울로 확인‥최신 기술 접합한 액체생검 등장
2일 한국연구재단(NRF)은 중앙대학교 융합공학부 최종훈 교수팀이 김교범 교수(동국대학교), 구형준(서울과기대) 교수팀과 공동으로 당사슬(glycan)과 결합하는 나노 입자와 이를 분석하기 위한 미세유체칩을 개발했다고 밝혔다.
췌장암에 대한 표적 치료 및 진단을 위해 분자적 특징을 규명하려는 연구가 다수 시도되고 있지만 암세포는 이형성(heterogeneity)으로 자라기 때문에 특징을 명확하게 규명하기는 어려운 상황이다.
연구팀은 "이러한 제한점을 해결하기 위해 우당사슬과 잘 결합할 수 있는 단백질(Lectin)로 둘러싸인 나노입자를 설계해 엑소좀을 효과적으로 포획할 수 있는 방법을 고안했다"고 설명했다.
췌장암 환자의 혈액을 떨어뜨릴 경우 나노입자에 포획되는 엑소좀의 농도가 상대적으로 높은 것을 이용하는 원리로, 포획된 엑소좀의 농도를 정확하게 측정할 수 있는 미세유체칩도 설계했다.
이에 따라 항체와 항원 결합에 견줄 만큼 견고하고 특이적으로 결합할 수 있는 렉틴을 활용한 나노입자로 췌장암 여부와 전이성 췌장암인지 여부까지 식별할 수 있다는 설명이다.
췌장암을 조기에 약 93%의 정확도(AUC)로 진단할 수 있는 혈액검사 기술도 있다.
서울의대 김영수(의공학교실)·서울대병원 장진영(간담췌외과) 교수팀은 질량분석기 다중반응검지법(MRM-MS)을 이용해 췌장암 조기 진단이 가능한 단백체 기반의 다중 마커 패널을 개발했다.
기존에 혈액으로 췌장암을 진단할 수 있는 CA19-9 검사가 있지만 70~80%의 민감도와 80~90%의 특이도를 나타내 한계가 있었다.
이러한 한계를 보완하기 위해 연구팀은 단일 마커가 아닌 다중 마커 조합을 통해 진단 정확도, 민감도, 특이도를 향상하는 방법을 고민했다.
김영수 교수 연구팀은 "췌장암이 발병했을 때 혈액 내에서 발현하는 단백체 중에서 조기 진단을 도울 수 있는 여러 개의 바이오마커를 결합하는 데 주목했다"며 "질량분석기 다중반응검지법을 이용해 단백체 바이오마커 후보를 발굴, 확인, 검증 과정을 거쳐 그 효과를 규명했다"고 언급했다.
그 결과, 단일 바이오마커인 CA19-9의 진단 정확도가 77%였던 데 비해 다중 마커 패널을 활용하면 93%로 향상됐다. 또한 CA19-9와 다중 마커 패널을 병용하면 진단 정확도가 95%까지 높아진 것으로 나타났다.
차세대 유전자 모델로 '정밀 진단' 가능케
유전자교정연구센터 김용삼 박사팀은 차세대 유전자 가위 기술인 'CRISPR-Cas9'과 '아데닌염기편집기'를 이용해 정밀 진단용 무당쇄항체 생산 마우스를 개발하는 데 성공했다.
연구팀은 "렉틴(lectin)을 항체와 함께 사용하면 당단백질의 당쇄구조 차이를 정확히 구별하여 간암을 보다 정밀하게 진단이 가능할 수 있다"면서 "그러나 기존의 항체는 공통적으로 당단백질로써 렉틴과 교차반응이 일어나 분석이 어려웠다"고 말했다.
이에 연구팀은 교차반응을 일으키지 않는 무당쇄항체 생산 마우스를 제작한 것. 효소나 화학적 방법이 아닌 '유전자가위기술'을 기반해 반응 효율을 높인 것이 특징이다.
확보된 무당쇄항체 생산용 마우스로부터 간암 바이오마커에 대한 단일클론항체를 제작해 간암 진단에 적용한 결과, 기존의 당쇄항체와 비교하여 월등한 간암 정밀진단 능력을 보였다.
연구책임자를 맡은 김용삼 박사는 "이러한 연구 성과는 다양한 질병 바이오마커 연구에 기여할 것"이라며 "향후 정밀진단 플랫폼 역할을 함으로써 암의 조기진단을 촉진하고 효과적인 치료를 가능케 할 것"이라고 밝혔다.