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화학공학부 엄숭호 교수 연구팀이 고성능 형광 핵산 나노구조체를 개발했다. 이로써 PCR 없이 동시 다발로 특정 유전자 조합을 실시간 판별하여 다종의 암 진단이 가능해져 종양 내 이질성 해독 문제를 푸는데 성공했다. 이는 암 진단에 소요되는 시간을 획기적으로 단축하며 동시에 암 치료에서 약물내성으로 지적된 종양 내 이질성 문제였던 다종 질환 감염 여부를 단 한 번의 진단으로 간단히 확인할 수 있게 됐다.

이연구 결과는 그 성과를 인정받아 다학문적 과학 (Multidisciplinary Science) 분야 최고권위지인 Nature 자매지'Scientific Reports' 10월 18일자 온라인판에 게재되었다. 엄 교수와 신승원 박사는 핵산 나노 구조체 플랫폼을 디자인 개발했다. 이것은 정상세포가 암세포화 되는 과정에 대한 정보를 담은 지문 유전자인 특정 마이크로 RNA 그룹의 다중 조합을 동시에 표적하고 분별하는 것이다. 이를 이용해 최소 30분 이내 다종 암 간 이질성을 실시간 동시 판별할 수 있다. 초간단, 초정밀 다종 암 진단을 가능하게 해 향후 개인별 맞춤치료 개발에 적극 활용될 것으로 보인다.

정상 세포가 암세포화 되는 과정에서 가장 큰 원인은 세포내 유전 정보가 발현되는 과정에서 발생하는 이상으로 알려져 있다. 이러한 유전자발현 이상은 점진적으로 누적되며 암 발생과정과 전이 및 암 진행 전반에 영향을 미친다. 암 확진을 위해 생체 내에서 발췌된 부위에 따라 감염 여부 판단에 오진이 문제 되고 세계적으로 종양 내 이질성(Tumor Heterogeneity) 문제는 암 치료에 큰 걸림돌이 되고 있다.

최근 암 발생 주원인인 전사 후 단계에서 마이크로 RNA가 중요한 역할을 하고 있음이 보고되고 있다. 암 지문 유전자인 마이크로 RNA의 비정상적인 발현은 암 종 및 암세포 진행 단계에 따라 매우 특이하다. 이를 통한 암 진단과 예우는 기존 방식에 비해 높은 정확성을 보인다. 그래서 마이크로 RNA 군을 동시에 인식하고 판별하는 암 진단은 큰 잠재력을 갖고 있다. 기존 치료법과 병용하면 새로운 암치료 개발 잠재력이 크다.


연구팀은 왕게 집게를 닮은 형광 DNA 생체 고분자 물질을 새롭게 디자인 합성했다. 이를 암세포 특정 지문 유전자인 마이크로 RNA들과 선택적으로 반응하게 설계했다. 암 질환 내에서 특이적인 마이크로 RNA가 존재하는 상황에서 이들을 동시 다발적으로 판독할 수 있게 만들었다.

또한 첨단나노기술을 이용해 입자형태로 제작된 암진단 시스템 표면에 세포 막 투과가 잘 되도록 지질막을 코팅하여 실제 임상에서도 사용할 수 있게 했다. 엄 교수는 "획기적으로 단축된 검진 시간과 높은 진단 정밀도는 물론, 심각한 종양 내 이질성에 따른 오진을 극복할 기술"이라며 "실제 임상에 적용됐을 때 암 환자에게 빠르고 적합한 처치를 가능케 하고 맞춤형 치료제 선정에 큰 기여를 할 것"이라고 말했다.

이번 연구는 보건복지부 포스트게놈 다부처 유전체 사업과 한국연구재단 이공학 개인 기초 연구지원 사업을 통해 수행되었다.



이수경 기자

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