폐암 세포를 만나면 떨어져나오는 표지 물질이 코팅된 나노 입자를 흡입한 뒤 간단한 소변 검사로 1~2기의 초기 폐암을 진단할 수 있는 흡입형 폐암 진단 나노센서가 개발됐다.

 미국 매사추세츠공대(MIT) 산지타 바티아 교수팀은 8일 과학 저널 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에서 암 관련 효소에 분해돼 소변에 축적되는 표지물질을 나노 입자에 코팅하고, 소변으로 배출되는 표지 물질을 종이 테스트로 감지하는 흡입식 폐암 진단 나노센서를 개발했다고 밝혔다.

 바티아 교수는 "전 세계적으로 암은 중·저 소득 국가에서 점점 더 많이 발병할 것"이라며 "폐암은 공해와 흡연으로 인해 발생하기 때문에 이런 종류의 기술에 대한 접근성이 폐암 치료에 큰 영향을 미칠 수 있다"고 말했다.

 미국 보건 당국은 폐암을 조기에 진단하기 위해 50세 이상의 골초 흡연자에게 매년 저선량 컴퓨터 단층 촬영(CT) 검사를 권장한다.

 연구팀이 DNA 바코드 같은 표지 물질이 표면에 코팅된 고분자 나노 입자를 개발하고, 이를 분무기로 에어로졸 화해 전달할 수 있는 용액과 흡입기로 전달할 수 있는 건조 분말 등 두 가지 입자 제형으로 만들었다.

 나노 입자 센서가 폐에 도달하면 조직에 흡수돼 암세포에서 과발현되는 단백질 분해효소에 분해되면서 DNA 바코드가 떨어져 나와 소변에 축적돼 체외로 배출된다.

 연구팀은 이어 암세포에서 과발현되는 단백질 분해효소 4가지를 식별하는 DNA 바코드를 만들고, 소변 샘플에서 이 DNA 바코드를 쉽게 감지하는 종이 테스트를 개발했다. 종이 테스트는 소변 샘플 전처리 없이 20분 만에 결과를 판독할 수 있다.

 이어 인간과 유사한 폐종양이 발생하도록 유전자 조작된 생쥐 모델에 이 나노센서를 적용해 진단 성능을 검증했다.

 생쥐에서 종양이 형성되기 시작한 지 7.5주 후에 4가지 DNA 바코드가 부착된 나노센서를 투여한 결과 폐종양을 정확히 감지해내는 것으로 나타났다. 나노센서를 투여한 시점은 사람으로 치면 1~2기 폐암에 해당한다.

 연구팀은 이를 사람에게 사용하려면 더 많은 센서가 필요할 수 있지만 4개의 DNA 바코드를 감지하는 여러 종이 테스트를 사용하면 정확한 진단이 가능할 것이라며 앞으로 인간 생체검사 샘플을 분석, 사람의 암 진단에도 효과가 있는지 확인할 계획이라고 밝혔다.

 바티아 교수는 "이 기술이 CT에 대한 접근성이 낮은 지역에서 폐암 검진을 획기적으로 개선할 수 있을 것"이라며 특히 CT가 널리 보급되지 않은 중·저 소득 국가의 폐암 진단과 관리에 큰 영향을 미칠 수 있다고 말했다.

 ◆ 출처 : Science Advances, Sangeeta Bhatia et al., 'Inhalable point-of-care urinary diagnostic platform', http://dx.doi.org/10.1126/sciadv.adj9591