소변 35㎕로 측정 … 시약 사용량 285분의 1로 줄여
소변 속 암 관련 정보를 담은 나노 크기 입자를 극소량의 시료만으로 골라내 빛 신호로 정밀 측정하는 기술이 개발됐다.
중앙대학교는 화학과 주재범 교수 연구팀이 암 등 질환 진단 연구에 활용되는 세포외 소포체(EV)를 적은 양의 시료로 정밀 분석하는 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.
세포외 소포체
는 세포가 밖으로 내보내는 나노 크기의 작은 주머니로 단백질과 유전물질 등 세포 상태를 보여주는 정보를 담고 있다. 혈액이나 소변에서 질환 관련 정보를 확인할 수 있어 암 진단용 바이오마커로도 연구되고 있다.
하지만 크기가 매우 작고 체액 속 여러 물질과 섞여 있어 원하는
세포외 소포체
만 골라내 정확하게 측정하기 어렵다는 한계가 있다.
연구팀은 특정 물질의 모양과 화학적 특성을 본뜬 인공 소재인 ‘분자각인고분자’를 활용했다. 표적
세포외 소포체
와 잘 맞는 미세한 공간을 만들어 원하는
세포외 소포체
만 선택적으로 붙잡는 방식이다.
제작 과정도 간소화했다. 극소량의 용액 방울로
세포외 소포체
를 포획하는 구조를 만들면서 기존 방식보다 시약 사용량을 약 285분의 1로 줄이고 제작 시간도 약 6분의 1로 단축했다. 반복 제작에 따른 결과 편차는 4% 미만이었다.
여기에 빛 신호를 이용해 분자의 특성을 읽는 표면증강라만산란(SERS) 기술을 결합했다.
세포외 소포체
가 미세한 공간에 붙을 때 나타나는 신호 변화를 측정해 별도의 형광 표시 없이 존재 여부와 양을 확인할 수 있도록 했다.
연구팀은 별도 전처리를 하지 않은 소변 35마이크로리터(㎕)만으로
세포외 소포체
를 측정했다. 시료 1㎕당 약 317개 입자 수준까지 검출했으며 분석 과정도 시료 주입, 반응, 빛 신호 측정 등 3단계로 줄였다.
연구팀은 적은 양의 시료와 시약으로 분석할 수 있어 향후 현장진단 기기나 이동형 진단장비에 활용할 가능성이 있다고 설명했다. 감염성·대사·신경계 질환 관련 바이오마커 분석으로도 확장할 수 있을 것으로 보고 있다.
다만 이번 연구는
세포외 소포체
분석 기술의 가능성을 확인한 단계다. 실제 암 조기진단 검사로 활용하려면 암종별 환자 시료를 대상으로 한 대규모 임상검증과 분석 기준 표준화가 필요하다.
주 교수 연구팀은 앞으로 한국기계연구원과 공동으로 혈액 속
세포외 소포체
를 분리하고 라만 분광 데이터를 인공지능(AI)으로 분석해 암종을 구분하는 진단기술도 연구할 계획이다.
이번 연구는 중국과학원 연구진과 공동으로 수행했으며 중앙대 화학과 자둥 천 박사과정생이 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’ 표지 논문으로 게재됐다.
댓글
0