한국재료연구원(KIMS, 재료연)은 바이오·헬스재료연구본부 정호상 박사 연구팀이 혈액에 존재하는 극소량의 암세포 DNA를 고감도로 검출해 암 조기진단을 가능하게 하는 광학 기반 바이오센서를 개발했다고 16일 밝혔다.

 암세포가 발생할 때는 혈액 속 DNA 표면에 작은 화학적 변화가 생긴다.

 이를 메틸화(Methylation) 정도가 변화한다고 표현한다.

 연구팀은 고감도 광학 신호와 인공지능 분석법을 플라즈모닉 소재에 접목했다.

 이 소재는 빛에 반응해 DNA 분자의 광학 신호를 1억배 이상 증폭시킬 수 있어 매우 적은 양의 DNA도 검출할 수 있다.

 연구팀은 암 발생 초기 메틸화된 DNA를 25fg/mL(펨토그램 퍼 밀리리터) 수준까지 찾을 수 있다고 설명했다.

 25fg/mL는 한 방울의 물에 설탕 1천분의 25 알갱이를 넣은 농도로 비유할 수 있다.

 이는 기존 바이오센서에 비해 1천배 세밀한 고감도 수준이다.

 연구팀이 개발한 바이오센서를 대장암 환자 60명에게 적용해 분석한 결과 암 유무를 99% 정확도로 진단했다.

 암의 진행 단계도 1기부터 4기까지 정확하게 구분하는 데 성공했다.

 이 분석 과정에서 필요한 혈액량은 100㎕(마이크로리터)로 매우 적다.

 분석에 걸리는 시간도 20분 이내에 불과하다.

 연구팀은 이번 기술을 자가면역질환이나 신경계 질환 등 다양한 질병에도 적용할 수 있도록 연구를 이어갈 계획이다.

 연구책임자인 정호상 선임연구원은 "기존에 사용되던 장비 대비 분석 시간과 비용을 크게 절감할 수 있어 병원과 건강검진센터, 자가진단 키트나 이동형 진단 장비에 적용될 수 있다"며 "조기 암 진단 시장에서 임상 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.