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직장암 진단법 개발 ‘랩온칩과 콜로가드’
2019-01-14 13:16:41
이택경
▲암을 조기에 진단하는 '랩온칩' 개발에 기금이 마련됐다(사진=ⓒ123RF)

암 진단을 위한 ‘랩온칩(lab-on-chip)’ 개발에 보조금이 제공됐다. 직장암은 조기 진단이 매우 중요한 암 유형이다. 기존 진단법에는 직장 내시경과 대변 혈액 검사가 포함된다. 혈액과 DNA 지표를 결합한 ‘콜로가드(Cologuard)’라는 비교적 새로 개발된 방법을 사용하기도 한다. 이 ‘콜로가드’가 최근 거대 제약회사 파이저(Pfizer)와의 협상으로 인해 동력을 얻게 됐다.

‘랩온칩’ 암 진단학 위한 기금

암은 조기에 발견할수록 생존율이 높아진다. 이는 조기 암 진단학의 원칙이다. 의심스러운 암을 진단하기 위해서 조직 샘플을 채취해 실험실로 전달하면 병리학자들이 처리 및 분석을 한다. 이 과정은 며칠이 소요되며 때로 오류가 발생하기도 한다.

한편, 미국 리하이대학 소재과학 및 공학과 청 수안홍 교수가 ‘랩온칩’ 암 진단법 개발을 위한 기금을 받았다. 청 교수의 연구팀은 마이크로파 기술을 사용해 현장에서 암 검사부터 후속 조치까지 가능하게 만드는 비전을 가지고 있다. 이들은 단일 세포의 핵을 특징 지을 수 있는 미세유체공학 기기 개발을 목적으로 하고 있다. 랩온칩은 휴대가 가능하며 현재 이용하고 있는 방법보다 신속하고 저렴하며 보다 효율적이라는 평가를 받고 있다. 미국국립과학재단(National Science Foundation, NSF)는 이 랩온칩을 개발한 두 명의 과학자에게 3년간 기금을 수여하기로 결정했다.

▲암을 진단하기 위해 병리학자들은 조직 샘플을 채취해 처리 및 분석을 한다(사진=ⓒ123RF)

이 기기는 세포를 유도해 분석하는 동안 유지할 수 있으며 분석 후 다시 제자리로 보낼 수 있다. 일단 세포를 포착하게 되면 마이크로파가 DNA가 들어있는 세포 핵으로 침투하게 된다. 고주파인 마이크로파는 X레이처럼 세포를 침투할 수 있지만 세포에 해를 미치지는 않는다. 두 과학자는 이 마이크로파로 핵 형태의 변화 및 DNA 내용 같은 세포 내 세부내용을 밝힐 수 있을 것이라고 주장했다.

그리고 세포 생존력을 탐지하기 위해 마이크로파 기술을 사용한 이전 연구를 완성했다. 또한 살아있는 세포와 죽은 세포를 구분할 수 있는 핵을 둘러싸고 있는 세포질도 특징지었다. 죽어가는 세포의 핵은 그 형태가 극적으로 변화한다. 일반적인 세포는 상당히 일정한 형태를 가지고 있지만 비정상적인 세포의 핵은 정상세포보다 크거나 혹은 작으며 모양도 특이하다.

두 과학자는 기금을 받아 감지 민감성이 높은 하드웨어 및 소프트웨어를 개발할 것이라고 공표했다. 두 사람의 연구가 성공한다면 오류가 적은 처리 시간이 빨라진 암 진단 자동화 도구가 상용화되어 보다 많은 생명을 살릴 수 있을 것으로 보인다.

▲살아있는 세포와 죽은 세포를 구분할 수 있는 세포핵 주변에는 세포질이 있다(사진=ⓒ123RF)

DNA 기반 직장암 진단법 콜로가드

조기암 검사 및 진단학 도구에는 의사가 직접 검시하는 대장내시경 검사와 비교적 새로운 비침습적 진단 도구가 포함되어 있다. 이 비침습적 도구는 대변 샘플을 사용해 암을 진단하는 방식으로 최근 관심을 받기 시작했다.

직장암을 진단하는 세 가지 주요 방법이 있다. 대표적인 방법으로 의사가 직접 검사하는 직장내시경 검사가 있다. 그리고 대변에서 숨겨진 혈액을 감지하는 대변 면역화학테스트가 있으며, 이는 직장내시경 검사보다 저렴하다. 하지만 민감성이 떨어지기 때문에 해마다 실시해야 한다. 마지막으로, 이그젝트 사이언스(Exact Science)가 개발한 콜로가드 방법으로 649달러(72만원)의 비용이 든다.

콜로가드는 환자의 대변 샘플을 채취해 헤모글로빈 수치를 검사하고 이 테스트는 암 발병 전 및 암성 세포에서 발생하는 DNA 서열 변화를 민감하게 감지할 수 있다. 이 테스트는 감도가 높기 때문에 3년마다 검사를 받으면 된다.

직장암 조기 진단은 차이를 낳는다. 조기에 진단을 받은 환자는 5년 생존율이 92%인 반면, 4기 진단을 받은 환자는 생존율이 11%다. 그러나 이 같은 사실에도 불구하고 직장암 위험이 있는 사람 중 65%만 검사를 받고 있다. 한편, 이그젝트 사이언스 측에서는 콜로가드의 비침습적 특성을 전면에 부각시켜 검사를 받을 것을 격려하고 있다.

한편, 이그젝트 사이언스는 최근 문제에 직면하고 있다. 콜로가드를 대장내시경의 위협으로 인식한 위장병 전문의들의 인정을 받지 못하고 있는 것이다. 이에 이그젝트 사이언스의 케빈 콜로이 CEO는 콜로가드는 대장내시경의 대체법이 아닌 보완법이라고 강조하고 나섰다.

이러한 전문의들의 저항으로 인해 이그젝트 사이언스는 일시적으로 기금 마련에 어려움을 겪었지만 현재 파이저와의 협력으로 홍보에 전력을 다하고 있다.


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