연세대학교 신용 교수(생명공학과)는 이대비뇨기병원 김청수 교수(비뇨의학과) 연구팀과 공동연구를 통해 소변 유래 순환 RNA 농축 및 분리 기술을 개발하고, 분리된 순환 RNA를 분석해 전립선암 진단 바이오마커 패널을 개발했다고 19일 밝혔다.

전 세계적으로 암 조기진단 및 예측의 중요성이 부각되면서 비침습적으로 채취할 수 있는 혈액 혹은 소변 등 체액에 존재하는 핵산을 분석하는 액체 생검(Liquid biopsy) 기술이 주목받고 있다.

특히, 암세포가 사멸하며 체액으로 방출하는 순환 종양 핵산(circulating tumor NAs)을 포함하고 있는 순환 핵산(circulating NAs)은 암세포의 유전적 특성 및 변화를 분석해 종양의 유무 및 현재 상태를 추정할 수 있어 관련 연구와 임상 적용이 활발해지고 있다.

그러나 체액 내 순환 핵산은 극소량만 존재하며 암 진행 단계에 따라 다양한 비율로 존재하기 때문에 순환 핵산을 고농도로 농축 및 분리하는 기술이 필요하다.

기존에는 컬럼(Spin-column)이나 자성 비드(Magnetic bead)를 이용한 방법들이 사용되고 있지만, 샘플 사용 용량에 제한이 있고 크거나 복잡한 장비가 필요하며 시간 대비 낮은 분리 효율로 임상에 사용하는 데 어려움이 있다.

연세대 신용 교수 연구팀은 기존 방식의 문제점을 해결하기 위해 새로운 소변 유래 순환 RNA 농축 및 분리 기술인 'HAZIS-CirR'을 개발했다.

HAZIS-CirR은 순환 RNA의 음전하(-) 및 핵 염기의 특성을 이용해 정전기적인 힘과 공유결합을 통해 양전하(+)로 코팅된 나노물질 표면에 순환 RNA를 포집하며, 마이크로 필터를 이용해 나노 물질을 여과해 순환 RNA를 농축 및 분리하는 간단한 기술이다.

HAZIS-CirR은 소요 시간이 20분 이내이고 장비를 전혀 사용하지 않으며, 환자 시료 용량의 제한 없이 고농도의 순환 RNA를 분리할 수 있다.

연구진은 이 기술을 이용해 이대비뇨기병원 공동연구팀과 협력해, 총 89명의 전립선암, 전립선비대증 환자와 정상인의 소변에서 유래된 순환 RNA를 농축 및 분리하고 이를 전립선암 진단 바이오마커로 활용 가능한지 분석했다.

전립선비대증은 전립선암과 전혀 다른 질병이지만 증상이 유사해 정확한 진단을 통한 적절한 치료가 중요하다.

공동연구팀은 전립선비대증 환자와 정상인 사이에서 전립선암 환자를 구별할 수 있는 6개의 miRNAs로 구성된 전립선암 진단 바이오마커 패널을 개발해 HAZIS-CirR 기술로 전립선암 환자를 빠르게 진단할 수 있음을 입증했다.

연세대 신용 교수는 "새로운 기술을 이용하면 기존 방법보다 빠르고 간편하게 순환 핵산을 분리하고 동시에 농축도 가능해 의료 현장에 적용되고 있는 액체 생검 기술의 편의성을 높일 수 있고 고농도의 핵산을 분석해 암 진단의 민감도를 높일 수 있다. 또한, 암 환자의 예후 및 치료 효과를 모니터링하는 데도 매우 유용할 것으로 생각된다"며 "더불어, 임상에 실제 적용할 수 있도록 더 많은 환자의 소변을 사용해 본 기술을 추가 검증할 계획"이라고 말했다.

본 연구 결과는 국제 학술지 '생명공학과 중개의학(Bioengineering & Translational Medicine, IF 10.684)'에 1월 16일 온라인 게재됐으며(제1저자: 연세대 구본한 박사, 교신저자: 연세대 신용 교수, 이대비뇨기병원 김청수 교수), 한국연구재단 중견연구자사업, 선도연구센터사업 및 한국보건산업진흥원 감염병예방치료기술개발사업의 일환으로 추진됐다.