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소변 색상 변화로 대장암 진단, 저비용 및 치료 가능성 높여
등록일 : 2019-09-09 16:50 | 최종 승인 : 2019-10-02 17:41
최재은
새로운 소변검사로 대장암 조기 진단 가능성이 더욱 높아지고 있다(사진=123RF)

[메디컬리포트=최재은 기자] 임페리얼칼리지런던과 MIT 연구팀이 간단하면서도 정확성이 높은 소변검사 방법을 개발해 주목받고 있다.

세계보건기구(WHO)에 따르면, 암의 조기 진단은 모든 유형의 암에 중요한 요인으로 작용할 수 있다. 조기 진단만으로도 치료 가능성과 생존 가능성, 예후 정확성을 크게 향상시킬 수 있기 때문이다. 

이는 종양이 악성으로 발전해 다른 신체에까지 퍼지기 전에 미리 손을 쓸 수 있다는 점에서 큰 혜택을 제공한다.

그러나 불행히도 일부 사람들은 이러한 암 검진의 혜택을 제대로 누리지 못하고 있다. 주요 병원이나 선진 의료 시설이 갖춰진 대도시가 아니라면, 암 검사를 쉽게 받기가 어렵기 때문이다.

하지만 이번에 개발된 소변검사 시스템은 주요 의료 인프라가 갖춰져 있지 않은 곳에서도 쉽게 검사 결과를 알 수 있어 향후 암 검사의 새로운 가능성이 열릴 것으로 기대된다.

나노센서를 활용한 대장암 소변검사

연구팀이 개발한 이번 소변검사 방법는 종양 세포를 발견하는데 탁월한 성능을 선보였다. 특히 의학 분야에서 새로운 추세인 현장검사(POS, Point of care)에서 충분히 활용가능하다는 점에서 더욱 이롭다. 일반적인 암 검사보다 더욱 비용도 저렴할뿐더러 사용하기도 편리한 것이다.

소변검사의 주요 동인은 색상을 변화시키는 나노센서의 역할이다. 나노센서가 프로테아제라고 불리는 단백질 분해 효소를 통해 소변 샘플에 종양이 존재하는지를 확인하는 것으로, 단백질과 나노센서간 상호작용이 소변의 색상을 변화시킬 수 있다. 

이는 이미 쥐를 대상으로 한 시험에서 입증된 결과로, 대장 부위에 종양이 있는 쥐의 경우 소변 색상이 파란색을 띠었다. 반면 종양이 없는 쥐들의 소변 색깔에는 변화가 없었다.

연구의 공동 저자인 몰리 스티븐스 교수는 또한, 색상 변화를 일으키는 이 화학 반응 접근방식으로 비싸고 사용하기 어려운 실험 기구를 이용하지 않고도 실험을 진행할 수 있었다고 말했다. 그리고 파악된 결과는 스마트폰 사진으로 전송해 원격 간호사에게 전달될 수 있어, 그만큼 치료 속도는 더욱 향상될 수 있다.

소변검사에는 나노센서가 활용돼 종양이 있을 경우 색상을 변화시키는 것이 특징이다(사진=123RF)

나노센서의 역할

연구팀은 이번 연구를 위해 초소형 금 나노클러스터(AuNC)로 센서를 설계했다. 이들 나노클러스터는 뉴트라비딘이라는 단백질 운반체에 연결됐는데, 종양의 특성 효소, 즉 기질단백분해효소인 MMP(Matrix  Metalloproteinases)에 반응하도록 한 것이다. 

MMP는 암의 바이오마커로 분류되는 효소로, 종양의 성장과 팽창에 관여한다. MMP를 보여주는 암 유형 가운데 하나는 바로 대장암인데, 대장 종양은 높은 수준의 MMP와 아형 MMP9를 생성시킨다. 이에 MMP를 검출할 수 있는 모든 진단 테스트가 개발된다면, 향후 대장암의 존재 여부를 결정하는데 큰 도움이 될 수 있다.

소변의 색상 변화에는 2가지의 AuNC 특성을 적용시켰다. 2나노미터 이하의 매우 작은 크기와 특정 화학물질에 대한 반응으로, 이에 AuNC가 화학 기질 및 과산화수소에 노출되면 소변의 색상은 파란색으로 변하게 된다. 

이후 연구팀은 28마리의 쥐들을 대상으로 이러한 접근방식을 적용했다. 대장암에 걸린 14마리의 대상군과 질병이 없는 14마리의 대조군을 실험한 것으로, 이들에게 나노센서를 주입해 소변 샘플을 채취하고 30분 간 그대로 뒀다. 그 결과 건강한 쥐들의 소변에 비해 암이 있는 쥐들의 소변에서는 더욱 짙은 청색의 색상이 나타났다. 

한편 AuNC 성분의 표면은 면역 반응을 피하고 혈청 단백질이 달라붙는 것을 막기위해 추가적인 특성을 부여해 특별 제작됐다. 또한 나노센터 주입 후 4주 동안 더 관찰한 결과, 쥐들에게서 부작용은 나타나지 않았다.

암 통계

세계보건기구(WHO)에 따르면 암은 전세계적으로 두번째 사망 원인이다. 지난해의 경우 암으로 사망한 인구는 약 960만 명으로, 6명 중 1명꼴이다.

특히 저속득 및 중산층 국가의 사망자의 경우, 70%가 암을 후기에 발견한 것이 주요 원인으로 자리했다. 또한 2017년 자료에서는 25%만이 일반 대중들을 대상으로 한 의료 서비스를 이용할 수 있었던 것으로 나타났다. 

이외 고소득 국가에서는 90% 이상이 현지에서 진단 및 치료 서비스를 받을 수 있었던 반면, 저소득 국가의 경우 이 수치는 30% 미만으로 하락했다.

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