UNIST, 인체 면역 반응으로 ‘암 재발’ 감지하는 미세유체칩 개발

백혈구 접착력 변화 이용한 암 모니터링 칩 개발 고가의 액체 생검 기술 보완…재발 여부 조기 감지 백혈구 부착력 변환 기반 실시간 암 모니터링 바이오 칩. 사진제공=UNIST 칩의 미세관에 혈액을 흘려보내 항암제 약효와 암 재발 여부를 확인할 수 있는 기술이 국내에서 개발됐다. MRI나 CT 등 영상 검사가 놓치기 쉬운 미세 재발을 조기 감지할 수 있는 길을 열었다는 평가다. UNIST 바이오메디컬공학과 강주헌 교수팀은 혈액 속 백혈구의 접착력 변화를 분석함으로써 암 재발·항암제 치료 반응 등을 모니터링할 수 있는 칩 기반 기술을 개발했다고 3일 밝혔다. 이 기술은 혈액 속의 암세포를 직접 찾아내는 기존 액체 진단 기술과 달리 암 조직의 염증물질이 환자 백혈구 표면의 접착력을 증가시키는 원리에 기반한다. 연구팀은 “암 조직이 내뿜는 염증성 물질이 백혈구 표면의 ‘세포 접착 분자 수용체’를 활성화하는 면역 반응을 이용했다”고 설명했다. 우선 머리카락보다 가는 미세관이 얽혀 있는 칩 안으로 혈액을 흘려보낸 뒤, 관에 부착된 백혈구 숫자를 자동 프로그램으로 읽어내는 방식이다. 미세관 안쪽에는 해당 수용체와 결합할 수 있는 특수단백질들이 코팅돼 있어서 수용체가 활성화된 백혈구가 관 표면에 잘 부착된다. 연구팀은 실험 결과 유방암이 진행 중인 쥐의 백혈구는 건강한 쥐의 백혈구에 비해 칩 내벽에 달라붙는 백혈구 숫자가 최대 40배 더 많은 것을 확인했다. 이에 새롭게 개발된 기술은 치료 단계에서 항암제의 효능을 즉각적으로 확인하고, 수술 후 재발 여부까지 실시간으로 모니터링하는 데 사용될 것으로 기대된다. 실제 항암 효과가 있는 약물(독소루비신)을 투여한 결과 종양 성장이 억제됨과 동시에 백혈구의 접착 빈도가 즉각적으로 감소한 반면, 치료 효과가 없는 약물을 투여했을 때는 높은 접착 상태가 유지되기도 했다. 수술로 일차적인 암 조직을 제거한 뒤, 육안이나 영상 진단으로는 확인되지 않는 미세 전이가 시작되는 단계에서도 낮아졌던 백혈구 접착력이 다시 상승하는 현상도 포착됐다. 이는 암 재발·전이 가능성을 조기에 추적할 수 있는 지표가 될 수 있음을 의미한다. 강주헌 교수(좌측)와 제1저자로 참여한 UNIST 바이오메디컬공학과 브라이언 최 연구원.사진제공=UNIST 강주헌 교수는 “영상 진단으로 발견하기 어려운 초기 전이나 재발을 환자의 백혈구 면역 반응을 통해 조기에 포착하고, 항암제 투여 이후의 치료 반응도 즉각적으로 확인할 수 있어 불필요한 치료를 줄이고 환자에게 맞는 최적의 치료제를 선별하는 데 도움을 줄 수 있다”고 설명했다. 한편 이번 연구 결과는 엘스비어 출판사가 발간하는 국제학술지 ‘바이오센서 & 바이오 일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics)’에도 이달 1자로 출판됐으며, UNIST, 한국연구재단 기초연구실지원사업, 과학기술정보통신부, 보건복지부, 범부처재생의료기술개발사업, 산업통상부의 지원으로 이뤄졌다.