혈액 속에서 암세포 검출해낸 국립암센터 조영남 박사
포스텍 생물학연구정보센터(BRIC)는 2014년 국내 5대 바이오 성과 응용기술 부문으로 조영남 박사팀의 암세포 검출기술을 선정한 바 있다. 그 뒤 2년이 지나, 조영남 박사는 조기 유방암 환자의 혈액 속에서 암세포를 검출해냈다.
“전이되지 않은 초기 암환자의 혈액 속에서 나노와이어를 통해 암세포를 검출해냈습니다. 보완적 암 진단법으로 활용이 가능할 것으로 생각합니다.” 국립암센터 분자영상치료연구과 조영남 박사는 조기 유방암 환자의 혈액 속에서 암세포를 검출한 것과 관련해 이같이 밝힌 뒤 “3~4년 내 상용화할 수 있도록 연구 속도를 높이겠다”고 말했다.
혈액 속에 암세포가 있다는 사실은 1869년 오스트리아에서 처음 발견됐다. 암이 생기고 난 뒤 암조직에서 떨어져 나간 암세포가 혈관과 림프를 타고 돌아다닌다는 것을 알게 된 것이다. 암 전이가 일어나는 것도 돌아다니는 암세포가 다른 장기에 정착하기 때문이다. 하지만 150년이 넘도록 혈액 속에 암세포가 있다는 사실에서 한 발짝을 내딛지 못했다.
5mL 혈액 속에는 적혈구 수가 10의 9제곱, 백혈구 수는 10의 7제곱인 반면 암세포는 10개 이하만 존재하기 때문이다. 해운대 백사장에서 덜 노란 모래알 10개를 찾자는 이야기와 같다. 하지만 나노(10억분의 1을 나타내는 단위. 1나노미터(nm)는 머리카락 굵기의 1만분의 1이다) 기술이 발전하면서 혈액 속에서 암세포를 골라낼 수 있게 됐다. 조영남 박사는 1nm 크기의 끈 모양 ‘나노와이어’를 이용해 혈액 속에서 암세포를 잡아냈다. “5가지의 암 특이적 항체가 부착된 나노와이어가 혈액 속에 들어가면 적혈구와 백혈구 사이를 누비면서 암세포를 찾아다닙니다. 끈 모양이기 때문에 더 쉽게 움직일 수 있고, 끈에는 5가지 암 특이적 항체를 연결할 수 있어 암세포를 찾아낼 가능성도 더 높습니다.”
우연하게 쓴 ‘나노와이어’가 연구 대박으로
나노와이어를 사용한 것이 ‘신의 한 수’였다. 그동안 조 박사는 동그란 입자 형태를 암세포 검출에 사용해왔다. 입자 형태는 암 특이적 항체를 1개만 부착할 수 있다. 또 동그란 형태의 한계로 인해 혈액 속에서 움직임이 자유롭지 못했다. 그렇다보니 진단율이 좋지 않았다. 암세포 1개를 검출하기는 고사하고 전혀 못 찾을 때도 많았다. 그러던 중 우연한 계기로 나노와이어를 사용하게 됐다. 결과는 놀라웠다. 4~5개의 암세포가 검출됐다. 혈액량도 1mL로 소량만 사용했다. 더욱이 다른 곳으로 전이가 안 된 환자인데도 암세포를 발견해냈다. 그동안 혈액을 통한 암세포 검진은 초기암은 검출하지 못했다. 전이가 이뤄진 4기 말기암에서 소량의 암세포를 잡아낼 뿐이었다. 전이가 됐다는 것은 이미 혈액 속에 많은 암세포가 돌아다녀 검출 가능성이 높다.
“처음엔 연구진도 모두 놀랐어요. 조기 유방암 환자의 혈액에서 암세포를 검출해냈어요. 조기 유방암 환자 41명의 혈액에서 모두 암세포를 찾았습니다. 암으로 인한 사망은 원발암이 원인이 되지 않습니다. 전이가 되면서 사망에 이르게 되지요. 그런 면에서 혈액 내 조기 암 발견은 의미가 있습니다.”
반나절에 암 여부 확인 가능
조 박사는 특히 보완적 진단법으로서 혈액 내 암세포 진단의 의미를 강조했다. 일반적으로 암 진단은 영상장비와 조직검사를 통해 진단한다. 하지만 영상장비는 암이 일정 정도 자라지 않으면 발견하기 어렵다. 조직검사는 반복적인 검사가 어렵다는 단점이 있다. 하지만 이번 혈액을 통한 암세포 검출은 반복이 가능하고, 암이 자라지 않아도 된다. 보완적 진단법으로 가치가 있다. 검진 결과도 하루 반나절이면 확인할 수 있다. 비용도 점점 낮아지고 있다. 현재 혈액을 통한 암세포 검진은 이론상으로 혈액암을 제외한 모든 암을 검진할 수 있다. 조영남 박사는 앞으로 간암, 폐암, 췌장암 등 5년 생존율이 낮은 암을 중심으로 연구할 계획이다. 이런 암은 모두 조기 증상이 없어 말기에 발견하는 경우가 많다.
“조기에 암을 발견하는 신호로서만 사용되어도 암의 공포로부터 벗어날 수 있습니다. 만약 혈액을 통해 암세포가 검출됐지만 영상에선 아직 종양이 발견되지 않았다면 앞으로 살면서 암에 대해 더욱 더 주의를 기울이게 할 수 있습니다. 미리 암을 예방할 수 있도록 돕는 신호를 보낸다는 점에서 많은 이들에게 도움을 줄 것으로 기대됩니다.”
이번 연구는 국제적 학술지<바이오머티리얼즈(Biomaterials)>2016년 106권에 게재됐다.