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음파로 액체 생검하는 신기술 개발, 종양 세포 탐지 가능
등록일 : 2018-07-31 14:05 | 최종 승인 : 2018-07-31 14:05
심현영
▲액체 생검 중인 의사 (출처=셔터스톡)

[메디컬리포트=심현영 기자] 액체 생검은 외과적 생검 대신 혈액 샘플 속에 있는 종양을 찾는 데 사용하는 비침습적 방법이다. 최근 듀크대학 연구팀이 음파를 사용하는 획기적인 방법을 개발했다.

▲액체 생검 후 샘플 조직을 조사하고 있는 의사(출처=셔터스톡)

액체 생검에 사용되는 음파

지난 수년간 임상의와 의료 전문가들은 암의 존재를 나타내는 특수 지표가 혈액 속을 이동한다는 것을 확인했다. 미국암협회에 따르면, 이 지표에는 암의 조기 진단에 도움이 되는 순환 종양 DNA(ctDNA)가 포함된다. 일부의 경우 혈류 속 본래 군집 혈류를 중단시키는 순환 종양세포(CTCs)혈류도 포함된다.

듀크대학 프랫공과대학 연구진은 CTCs의 특성과 CTCs가 쉽게 노출될 수 있는 방법을 조사했다. CTCs에는 종양의 유형과 물리적 특성, 관련된 유전적 돌연변이 등 종양 그 자체에 대한 중요한 정보가 들어있다. 이 모든 세부사항은 종양의 진단 및 치료에 유용하다.

그러나 CTCs는 찾아내기란 매우 어렵고, 때로 혈류 속에서 거의 찾아볼 수 없다. CTCs의 양이 수십억 혈액 세포 중 매우 소량 들어있기 때문이다. 그리고 CTC를 찾아내는 현재의 기술로는 CTCs를 파괴하거나 죽이기 때문에, 결정적인 진단에 비효과적인 방법일 뿐이다.

따라서 듀크대학 연구팀은 CTCs를 추적할 때 음파를 사용해 혈액 생검 절차를 개선했다. 매사추세츠공과대학과 싱가포르에 소재한 난양이공대학 연구진 도움을 받아 음파를 기반으로 한 플랫폼을 만들었다. 이 플랫폼은 60분 이내 최소 86% 효능으로 샘플 혈약에서 CTCs를 분류했다.

한편, 해당 플랫폼은 3년 전 입증했던 개념입증연구의 개선된 버전으로, 혈액 속의 한 각도에서 작은 통로를 흘러가는 고정적인 음파를 측정했다.

개선된 플랫폼에서는 두 가지 사항이 수정됐다. 첫 번째는 통로의 한 면에 유리를 사용했다. 이를 통해 음파가 반사되어 통로 안에서 음파의 정도를 강화했다. 두 번째는 통로 중앙에 분류기를 설치했다. 이것은 주요 통로를 이동하는 혈류 및 세포의 속도를 늦췄다.

초음파와 동일한 주파수와 강도를 가지고 있는 음파를 사용해 일반 혈액 세포 속의 CTCs를 분류한 것이다. 혈액 세포에 비해 대부분의 종양세포는 크기가 크고 유연성이 떨어지기 때문에 음파를 사용해 독립된 통로 속에서 채취할 수 있다. 1초도 안 되는 순간 진동에 노출돼 음파에 노출된 세포는 최소한의 손상을 입는다. 따라서 음파의 영향은 CTCs의 일반 기능과 상태에는 영향을 미치지 않는다.

듀크대학 토니 준 황 교수는 "생검은 암 진단에 최적 표준 기법이지만, 고통스럽고 침습적이다. 따라서 암이 진행됐을 때까지 처치하지 않는다"며 "하지만 이번에 개발한 순환 종양세포 분류 기술로, 환자의 암 유형과 위치에 관계없이 비침습적 방식으로 진단을 내리는 데 도움이 될 것으로 보인다"고 설명했다.

전립선 암의 새로운 플랫폼 테스트하기

이번 연구의 공동 저자인 앤드류 암스테롱 부교수는 임상적 환경에서 이번 개발 절차의 혜택을 입증했다. 암스테롱 부교수는 전립선 암환자로부터 종양세포를 채취하기 위해 이 방법을 적용했다. 그는 질병의 생물지표 및 단기 성장 특성 측면에서 채취한 샘플을 분류할 수 있었다.

이제까지 원형기기로는 시간 당 7.5ml 혈액 샘플을 처리할 수 있어, 이전 버전보다 약 7배 정도 빨라졌다. 기존 모델과 개선된 버전의 효율은 86% 동일하다. 따라서 연구진은 CTCs 채취 효율성과 속도를 개선할 수 있는 플랫폼 개발을 계획 중이다.

액체 생검은 여전히 연구 및 개발하고 있다. 혈액 샘플로 채취한 소량의 ctDNA 문제를 해결하기 위한 방법도 연구 중이다.

한편, CT나 유방조영술, 결장내시경술 같이 암을 탐지할 수 있는 진단 도구 개선 방안도 검토하고 있다. 이러한 도구를 개선하면 혈액 생검 가능성을 보완할 수 있으며, 환자들이 꺼리는 침습성 특성을 줄일 전망이다.

[메디컬리포트=심현영 기자]

[메디컬리포트=심현영 기자]

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