소변 유래 순환 RNA 이용해 '전립선암' 진단

연세대-이대비뇨기병원 비뇨기병원

왼쪽부터 신용 연세대 교수, 김청수 이대비뇨기병원 교수, 구본한 연세대 박사후연구원. 연세대 제공

국내 연구진이 소변에 담긴 메신저 리보핵산(RNA)을 이용해 전립선암을 진단하는 기술을 개발했다.

연세대는 신용 생명공학과 교수와 김청수 이대비뇨기병원 교수 공동 연구팀이 소변 유래 순환 RNA를 농축, 분리, 분석하는 기술을 통해 전립선암 진단 바이오마커를 제시했다고 19일 밝혔다.

암 조기진단 및 예측의 중요성이 커지면서 비침습적으로 채취할 수 있는 혈액과 소변 등 체액에 존재하는 핵산을 분석하는 액체 생검 기술이 주목받고 있다. 특히 암세포가 사멸하며 체액으로 방출하는 순환 종양 핵산을 포함하고 있는 순환 핵산은 암세포의 유전적 특성 및 변화를 분석해 종양의 유무 및 현재 상태를 추정할 수 있다.

순환 핵산은 체액 내에서 극소량만 존재하며 암 진행 단계에 따라 다양한 비율로 존재한다. 이 때문에 순환 핵산을 고농도로 농축 및 분리하는 기술이 필요하다. 사용 용량에 제한이 있고 크거나 복잡한 장비가 필요했다. 또 시간 대비 분리 효율이 낮아 임상에 사용하는 데 어려움이 있었다.

연구팀은 기존 방식의 문제점을 해결하기 위해 새로운 소변 유래 순환 RNA 농축 및 분기 기술인 ‘HAZIS-CirR’을 개발했다. 이 기술은 순환 RNA의 음전하 및 핵 염기의 특성을 이용해 정전기적인 힘과 결합하도록 한다. 

양전하로 코팅된 나노물질 표면에 순환 RNA를 포집한 뒤 마이크로 필터를 이용해 나노 물질을 여과하고 순환 RNA를 농축 및 분리한다. 모든 과정을 거치는 데 소요되는 시간은 20분 이내다. 장비를 전혀 사용하지 않으며 환자로부터 얻은 시료 용량의 제한 없이 고농도의 순환 RNA를 분리할 수 있다.

연구팀은 89명의 전립선암 및 전립선비대증 환자를 대상으로 실험을 실시했다. 이들 환자의 소변에서 유래한 순환 RNA를 농축 및 분리하고 전립선암 진단 바이오마커로 활용 가능한지 분석했다.

분석 결과 전립선비대증 환자와 정상인 사이에서 전립선암 환자를 구별할 수 있는 6개의 마이크로RNAs(miRNAs)로 구성된 전립선암 진단 바이오마커를 개발했다. HAZIS-CirR 기술로 전립선암 환자를 빠르게 진단할 수 있음을 입증했다.

신용 교수는 “기존 방법보다 빠르고 간편하게 순환 핵산을 분리하는 동시에 농축도 가능해 의료 현장에 적용되고 있는 액체 생검 기술의 편의성을 높일 수 있고 고농도의 핵산을 분석해 암 진단의 민감도를 높일 수 있다”며 “암 환자의 예후 및 치료 효과를 모니터링하는 데도 매우 유용할 것으로 생각된다”고 말했다.

연구팀은 후속 연구에서 실제 임상에 적용할 수 있도록 더 많은 환자의 소변을 사용해 검증할 계획이다. 연구 결과는 국제학술지 ‘생명공학과 중개의학’에 16일 게재됐다.

소변 유래 순환 RNA를 이용해 전립선암을 진단하는 기술 'HAZIS-CirR'의 원리. 연세대 제공

[박정연 기자 hesse@donga.com]