고려대 안암병원 강석호 교수, KIST 정영도 박사 연구팀 공동 개발
[더바이오 유수인 기자] 고려대 안암병원 비뇨의학과 강석호 교수 연구팀(강석호 교수, 심지성 교수, 노태일 교수, 윤성구 교수)과 한국과학기술연구원(이하 KIST) 정영도 박사 연구팀(정영도 박사, 이관희 박사, 금창준 박사 후 연구원, 염혜진 연구원)은 집에서 간편하게 사용할 수 있는 방광암 진단키트를 개발했다고 30일 밝혔다.
연구팀이 개발한 이 키트는 침습적 검사 없이도 소변 샘플만으로 방광암을 조기에 진단할 수 있는 혁신적인 기술로 평가받는다. 최근 네이처 자매지(Nature Biomedical Engineering) 표지 논문으로 선정되는 등 국제 학계의 큰 주목을 받고 있다. 이번 연구 성과는 ‘Diagnosis of early-stage bladder cancer via unprocessed urine samples at the point of care’라는 제목으로 세계적인 학술지인 Nature Biomedical Engineering(IF 27.7, JCR 분야 0.4%) 7월호에 표지 논문으로 게재됐다.
방광암은 조기 발견 시 5년 생존율이 95%에 달할 만큼 완치율이 높지만, 재발률이 70%에 이를 정도로 관리가 어렵고 치명적인 질환이다. 진단이 늦어지면 방광 전체를 제거하게 돼 인공 방광을 만들거나 소변 주머니를 착용하는 등 환자의 삶의 질을 저하시키는 결과로 이어진다. 또 기존의 방광경 검사는 정확도가 높지만, 침습적 검사의 한계점으로 고통과 감염 위험이 따르며 반복적인 검사가 어렵다. 간편한 검사를 위해 기존에도 소변 기반 진단법이 존재했지만, 낮은 민감도로 실질적인 진단에는 한계가 있었다는 게 연구팀의 설명이다.
이번 연구에서 개발된 ‘BLOOM 시스템(Buoyancy-lifted bio-interference orthogonal organogel messenger)’은 소변을 전처리할 필요 없이 바이오마커를 검출할 수 있는 진단키트다. 연구팀은 방광암의 바이오마커를 효소 반응으로 검출할 수 있는 하이드로겔 필름을 제작했다. 필름 내부에 부력으로 물 위로 떠오르는 신호전달체를 삽입하고, 물과 기름의 층 분리를 이용해 기름층에서만 신호가 발생하도록 설계했다. 이러한 기술로 혈뇨와 같은 불순물이 신호에 간섭하는 문제를 해결했으며, 초기 방광암까지 높은 정확도로 진단할 수 있다.
연구팀은 고려대 안암병원 비뇨의학과에서 진료받은 방광암 환자 60명, 비뇨기계 질환 환자 20명 그리고 정상인 25명을 대상으로 해당 진단키트를 평가했다. 그 결과 BLOOM 시스템은 민감도 88.8%, 특이도 88.9%로 기존 상용화된 키트의 민감도인 20%를 훨씬 뛰어넘는 성과를 보였다. 특히 기존 진단법으로는 어려웠던 초기 방광암도 동일한 정확도로 진단할 수 있었다.
강석호 교수는 “방광암은 재발률이 높고 진단이 늦어질 경우 예후와 삶의 질이 크게 저하되는 질환”이라며 “이번 진단 기술은 방광암을 조기에 발견해 환자들이 더 나은 치료를 받을 수 있도록 돕는 중요한 역할을 할 것으로 기대된다”고 말했다.
강 교수는 이어 “특히 침습적 조직검사의 숙련도가 낮거나 인프라가 갖춰져 있지 않은 의료기관에서도 환자 안전을 확보하면서도 높은 정확도로 활용할 수 있기 때문에 의료의 보편적인 질 향상을 이루는데 도움이 될 것”이라고 덧붙였다.
정영도 박사는 “BLOOM 시스템은 혈뇨와 같은 소변의 불순물 문제를 해결하면서도 바이오마커를 정확하게 검출할 수 있도록 설계된 혁신적인 기술”이라며 “기존 소변 진단법의 한계를 극복하고 발전할 수 있는 새로운 기술적 방향성을 제시한 것”이라고 밝혔다.
이번 연구는 방광암의 조기진단 기술이 환자들에게 가져올 임상적 효과와 상용화 가능성이 높아 긍정적인 평가를 받고 있다. 실제로 연구팀은 이 기술을 바탕으로 바이오기업 창업을 준비하며 대량 생산 및 균일한 검사 방법을 발전시켜 상용화를 앞당길 예정이다.
또 대량 신속 진단 방식 및 가정에서 간편하게 사용할 수 있는 진단법 등으로 사용성을 다변화하기 위한 연구를 지속해 기술로서 환자 중심의 의료를 실현하기 위한 노력을 펼치고 있다. 이번 연구 결과를 통해 방광암을 보다 간편하고 신속하게 진단함으로써 암 발견을 앞당기고 환자의 예후와 삶의 질을 향상할 수 있을 것으로 전망된다.
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 연구재단 사업(2023R1A2C100438911)으로 수행됐으며, KIST와 고려대 의대의 임상 중개 연구 지원 프로그램으로 진행됐다.