소변에 빛 비춰 전립선·췌장암 99% 진단

[사랑의 향기]

소변에 빛 비춰 전립선·췌장암 99% 진단

한국재료연구원 정호상 박사 연구팀이 포스텍 노준석 교수, 경희대 의과대학 최삼진 교수와 공동연구로
개발한 '소변 내 대사체 광신호 증폭을 위한 스트립 형 소변 센서와 현장 암 진단 기술’의 모식도.(그림=한
국재료연구원 제공) 2023.01.25. 

소변은 신장에서 노폐물이 걸러지면서 만들어진다. 90% 이상은 물이며 소변 속에는
요소와 아미노산, 호르몬 등이 포함돼 있다. 우리 몸속을 거쳐 배설되므로 소변은 건
강 상태를 알 수 있는 주요 지표다. 소변 검사는 조직·혈액 검사 같은 다른 검사 방법
과 달리 간편하기 때문에 건강검진에 활용되고 있다.

과학자들이 소변에 주목하고 있다. 소변 속 건강 정보를 더 쉽고 더 정확하게 알기
위한 연구가 국내외에서 진행되고 있다. 기존 소변 검사를 통해서는 당뇨 등 제한적
인 질환만 검사할 수 있지만 이젠 다양한 암까지 소변 검사를 통해 찾아내고 있다.

◇ 한국 연구진, 소변에 빛을 비춰 전립선·췌장암 99% 정확도로 진단…
일본은 뇌종양 찾아내는 기술 개발

한국재료연구원 정호상 박사 연구진은 “소변 내 대사물질의 광신호를 증폭할 수 있
는 소변 센서를 개발하고 현장에서 암을 진단하는 데 성공했다”고 밝혔다. 10마이크
로리터(uL·100만분의 1L)의 소변에 빛을 쏴 전립선암과 췌장암을 검사할 수 있는 기
술이다. 연구 성과는 지난달 국제 학술지 ‘바이오센서 앤드 바이오일렉트로닉스’에
발표됐다.

연구진은 정상인과 달리 암 환자의 소변에만 존재하는 대사물질 구성 성분 차이에
주목했다. 하지만 암세포가 비정상적인 대사를 하며 배출한 물질은 소변 안에 극미
량만 존재해, 분석하려면 고가의 큰 장비를 써야 했다. 연구진은 종이 위에 산호초
모양의 나노 소재를 붙인 센서를 만들었다. 나노 소재와 산호초 모양의 구조는 대사
물질이 내는 광신호를 10억배 이상 증폭시켰다. 이 신호를 인공지능(AI) 기반으로 분
석해 전립선암·췌장암 환자를 99% 구분해냈다. 이 센서의 생산 가격이 개당 100원
이하여서 대량 검사에도 활용할 수 있다고 연구진은 설명했다. 연구진은 대장암·폐
암 환자의 소변을 분석해 진단 가능한 암의 종류를 늘려갈 계획이다.

이처럼 소변 검사는 조기 진단이 필요한 다양한 암으로 확대되고 있다. 일본 나고야
대 연구진은 소변으로 뇌종양 환자를 찾아내는 기술을 개발해 국제 학술지 ‘ACS 나
노’에 지난달 발표했다. 뇌종양은 움직임이나 말하는 것이 불편해지는 신경학적 증
상이 나타나기 시작해서야 발견된다. 이땐 이미 종양이 커져 버린 상태여서 치료가
늦어지는 경우가 많다.

연구진은 뇌종양 환자에게서 발견되는 특정 유형의 단백질을 찾는 기술을 개발했다.
세포 간 신호를 주고받는 나노 크기의 ‘세포 외 소포(EV)’는 분해되지 않고 소변으로
배출된다. 연구진은 뇌종양 환자의 소변에 있는 두 가지 유형의 EV 막 단백질을 탐
지하는 나노 물질을 개발했다. 탐지 부위를 수정하면 다른 암을 찾는 데도 적용할
수 있다. 연구진은 “다양한 유형의 암을 조기에 발견할 수 있을 것으로 기대한다”고
했다.


◇ 자가진단 키트로 당뇨 쉽게 판별

연세대 신용 교수 연구진도 소변에서 전립선암을 진단하는 기술을 개발했다. 암세포
가 죽으며 체액으로 방출하는 유전물질은 극소량만 존재하고 암 진행 단계에 따라
다양한 비율로 존재한다. 이 때문에 유전물질을 농축해 분리하는 기술이 필요하다.
연구진은 양전하(+)를 띤 나노물질을 이용해서 음전하(-)의 유전물질을 포집했다. 이
기술을 활용하면 20분 이내에 고농도의 유전물질을 분리할 수 있다.

소변 검사는 점점 더 간편해지고 있다. 한국기초과학지원연구원 최종순·한도경 박사
연구진은 당뇨병을 효과적으로 판별할 수 있는 자가진단 키트를 개발했다. 당뇨병
환자들은 채혈 방식으로 혈당을 측정하지만, 하루에 2~4번 피를 뽑는 건 일상생활
에서 불편하다.

연구진은 고감도로 당을 검출할 수 있는 자가진단 키트를 만들었다. 백금 나노와 고
분자 기능성 복합소재가 키트에서의 반응 신호를 증강시킨다. 연구진은 소변에 존재
하는 당을 15분 이내에 수 밀리그램 수준까지 검출할 수 있다고 설명했다. 당이 검
출되면 색이 변하면서 당뇨병을 판별할 수 있다. 스마트폰으로 변색이 된 검출부를
촬영하면 검사 결과를 확인하는 식이다. 한 박사는 “새로운 당뇨병 자가진단법으로
활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

유지한 기자

[모모수계]

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