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나노크기 자성물질 ‘유방암 전이세포 잡는다’

혈액 내 이종 순환종양세포 진단용 바이오 칩 개발

기사입력 2016-08-15 오후 5:55:23 입력
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[SNS 타임즈] 한국기계연구원은 대구융합기술연구센터 의료기계연구실 곽봉섭 선임연구원 팀이 나노크기의 자성물질을 이용해 암 전이를 일으킬 수 있는 세포를 95%까지 잡아낼 수 있는순환종양세포 진단용 바이오칩개발에 성공했다고 15일 밝혔다.

 

이종 순환종양세포 진단용 바이오칩. 사진 오른쪽에 자석을 두고 왼쪽 위의 입구를 통해 시료를 주입하면 나노자성입자가 얼마나 붙었는지에 따라 자석과 가까운 곳, 먼 곳으로 각기 다르게 포집된다. 확대된 부분을 보면 시료가 방향에 따라 흐르면서 자성물질이 붙은 세포는 자석을 향해 파인 홈으로 고이게 된다. (사진= 한국기계연구원)  © SNS 타임즈
 

한국기계연구원에 따르면, 개발된 바이오칩을 이용하면 비전이성 유방암 세포(MCF-7)의 평균 95%, 전이성 유방암 세포(MDA-MB-231)의 경우 평균 80%의 효율로 진단이 가능하다는 판단이다.

 

연구팀은 8 2일 관련 논문을 IF , 논문 피인용지수 7.47에 해당하는 저널 ‘Biosensors and Bioelectronics(바이오센서 앤 바이오일렉트로닉스)’에 발표했다.

 

암에 걸리면 몸 속 세포가 많아지며 하나의 종양 덩어리가 된다. 암세포는 죽음의 위기를 느끼면 이 중 일부가 하나의 작은 세포로 분리돼 혈관을 타고 이동한다. 이때 다른 곳에 정착해 증식을 시작하는 것을 전이라고 한다.

 

암은 지난 2014년 통계청 조사 결과 한국인의 주요 사망원인 1위에 꼽힐 정도로 심각하지만 특히 암 자체 보다는 암의 전이나 재발 때문에 사망하는 경우가 대부분으로 집계되고 있다. 특히 재발율이 높은 유방암의 경우 전이나 재발의 진단이 어려워 필요이상으로 많은 대상에게 항암치료를 실시해야 하는 실정이다.

 

최근 10년간 암의 전이 및 재발을 진단하기 위하여 암 환자의 혈액 내에 포함되어 있는 단일 세포 단위의 암세포인 순환종양세포를 혈액 세포로부터 분리해 개수를 측정하는 연구가 활발히 진행되고 있다.

 

암의 전이를 진단하기 위해 다양한 연구가 진행되고 있지만 혈액 1cm3 내 평균 50억 개의 적혈구와 400 – 1000만 개의 백혈구 등 엄청난 양의 혈액세포가 존재하는 반면, 암 세포는 전이 가능성이 매우 높은 환자에게도 10-100개 내외로 존재하기 때문에 정확하게 이를 진단하는데 어려움을 겪어 왔다.

 

연구팀은 암세포에서 떨어져 나온 작은 단일세포순환종양세포를 다른 혈액세포로부터 정밀하게 분리하고 이렇게 분리해 포집한 순환종양세포의 전이성을 검증할 수 있는 바이오칩을 개발했다.

 

형광 염색된 이종의 유방암 세포 분리 · 포집 결과. (사진= 한국기계연구원) © SNS 타임즈

 

세포가 전이성을 띠느냐 아니냐에 따라 세포 표면의 표피세포부착분자(EpCAM·Epithelial Cell Adhesion Molecule)의 양이 다르게 발현된다는 점에 착안해 나노 자성입자를 표피세포부착분자에 붙도록 설계했다.

 

같은 양의 나노 자성입자를 세포에 넣어주면 전이성 암세포의 경우 적은 양의 입자가 부착되고 비전이성 암세포의 경우 많은 양의 나노 자성입자가 붙는다.

 

연구팀이 개발한 바이오칩은 한쪽 끝에 자석을 설치해 반대쪽에서 암세포를 흘려주면 나노 자성입자가 많이 부착된 암 세포는 자석의 먼 쪽에서 포집이 되고 비전이성 암세포는 자석과 가까운 쪽에서 포집된다.

 

곽봉섭 선임연구원은바이오칩을 이용해 유방암 세포주의 분리 실험을 진행한 결과 비전이성 세포 100개의 세포 중 95개를, 전이성 세포 100개 중 80개를 찾아낼 수 있었다, “표피세포부착분자의 발현량이 전이성을 판별하는 절대적 기준은 아니지만 이 기술을 병원에 적용하여 암의 전이나 재발 대상을 판별함으로써 항암치료의 대상을 획기적으로 줄일 수 있을 것이라고 설명했다.

 

 

  

 

 

- Copyright, SNS 타임즈

원성욱 기자 (editor@snstimes.kr)

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