《네이처(Nature)》자매지 《커뮤니케이션스 바이올로지(Communications Biology)》에 실린 연구에 따르면 100마이크로리터의 혈액만 사용하는 액체 생검으로 1시간 안에 가장 치명적이고 흔한 뇌종양인 신경교종과 관련된 바이오마커를 감지할 수 있는 것으로 나타났다.
미국 노틀담대 연구진이 개발한 이 검사 방법은 특정 암(예: 신경교종)에서 과발현되는 상피 성장 인자 수용체(EGFR)라는 돌연변이된 혈액 바이오마커를 감지하는 것을 기반으로 한다. 이러한 혈액 바이오마커는 세포외소포 내부에 숨겨져 있다. 세포외소포는 원래 세포의 단백질, 지질, 유전 물질을 담고 있는 작은 패키지이다.
노트르담대의 생물 분자 엔지니어인 쉬에-치아 창 박사는 “세포 밖 소포 또는 엑소좀은 세포에서 분비되는 독특한 나노입자”라며 “이들은 분자보다 10~50배 더 크고 전하가 약하다. 우리 기술은 이러한 나노입자를 위해 특별히 설계됐으며, 그 특징을 유리하게 활용했다”라고 설명했다.
연구진은 암세포에서 방출되는 분자를 감지하기 위해, 처리되지 않은 혈장 샘플에 고감도 바이오칩을 담갔다. 이 칩은 2달러도 안 되고, 볼펜의 공 크기 정도의 작은 센서가 장착돼 있다. 중요한 인터페이스에는 돌연변이된 EGFR을 운반하는 엑소솜에 끌리는 항체가 들어 있다. 이러한 EGFR이 바이오칩에 부착되면 플라즈마 용액에서 전압 변화가 발생해 높은 음전하가 발생하는데 이는 암 가능성을 나타낸다.
실험에서 바이오칩은 신경교종 환자 20명과 건강한 개인 10명의 임상 혈액 샘플에서 테스트됐다. 각 테스트에 칩 1개가 사용됐다. 실험 결과 액체 생검은 탁월한 정확도와 매우 낮은 p값으로 암 바이오마커의 존재를 검출했는데, 이는 이 검사가 매우 재현성이 높다는 것을 나타낸다. 바이오칩은 엑소좀 농도를 정확하게 감지하고 정량화했으며 농도가 0.01% 정도로 낮을 때도 같은 결과를 보였다. 정확도에서 기존의 다른 모든 검사 및 신경교종 마커를 넘어서는 것이다.
노트르담대 생물분자 엔지니어인 사티아조티 세나파티 박사는 “우리의 센서를 사용하면 다른 진단 방법으로는 할 수 없는 일을 할 수 있다”라며 “우리의 센서는 다른 입자나 분자의 영향을 받지 않기 때문에 세포외 소포를 분리하기 위해 사전 처리 없이 혈액을 직접 적재할 수 있다. 잡음이 낮고 다른 기술보다 질병 탐지에 더 민감하다”라고 말했다.
연구진은 더욱 구체적인 검사 방법을 만들기 위해 더 큰 규모의 신경교종 환자 집단을 분석해 혈액 내 바이오마커가 환자를 구분하는 요인이 무엇인지 알아낼 계획이다.