최신 ICT 이슈
29
정보통신기술진흥센터
혈액이나 땀 한 방울로 10 여종 이상의 암을 조기 진단
*○ 혈액이나 소변 한 방울, 침 등으로부터 여러 종류의 암을 아주 초기 단계에서 진단해 내기 위한 프로젝트들이 활발하게 진행되는 중
- 일본의 NEDO(신에너지산업기술종합개발기구)는 일본 국립암연구센터, 도시바 등 9 개 기관과 함께 “체액 중 마이크로 RNA 측정기술 기반 개발” 프로젝트를 진행 중 - NEDO 프로젝트는 2014~2018 년 동안 약 79 억 엔의 연구비를 투입해서 1 회 한
방울의 채혈로 10 종류 이상의 암을 조기 진단할 수 있는 기술 개발을 목표로 하며, 올 여름부터 이미 유방암과 대장암의 조기 진단 시험을 시작
- 이 연구에서 주목하고 있는 것은 암세포가 분비하는 “마이크로 RNA(리보 핵산)”로 서, 13 종류의 암에 특징적인 마이크로 RNA 를 결합함으로써 암을 조기에 발견하려 는 시도
- 최근 연구에 의해 혈액 속의 마이크로 RNA 의 종류나 양은 암 등 질환에 따라 변동 하며, 또한 항암제의 감수성 변화나 전이, 암의 소실 등 질병 상태의 변화와 관련된 다는 것이 밝혀짐에 따라 완전히 새로운 질환 표지자로서 활용이 기대되고 있음 - 이번 프로젝트는 일본 국립암연구센터와 국립장수의료연구센터의 바이오 뱅크에 저
장되어 있는 수십만 개의 검체 혈청으로부터 13 종류의 암과 알츠하이머 등 치매의 조기 발견을 위한 표지자의 탐색을 전수 조사로 실시하는 것
- 이를 통해 정확도가 높은 조기 발견 표지자를 발견하고, 이러한 마커를 감지하는 도 구를 세계 최초로 상용화한다는 것이 본 프로젝트의 목표
○ 일본뿐 아니라 전세계의 많은 연구기관들이 암의 악화에 관련된 물질로 ‘엑소좀(exosome)’
을 주목하고 있으며, 동시에 이를 이용한 진단ㆍ치료 방법의 개발을 도모하고 있는 중 - 엑소좀은 다양한 세포가 분비하거나 방출하는 입자로서 세포 간의 정보 전달 등에
관여하는데, 최근 밝혀진 바에 따르면 암세포가 엑소좀을 자신의 분신으로 삼고, 이
* 본 내용과 관련된 사항은 산업분석팀(☎ 042-612-8296)과 최신 ICT 이슈 컬럼니스트 박종훈 집필위원 (soma0722@naver.com ☎ 02-739-6301)에게 문의하시기 바랍니다.
** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP 의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.
최신 ICT 이슈
주간기술동향 2015. 9. 16.
www.iitp.kr
30
입자를 조종함으로써 악성을 발현시킨다고 함
- 암세포는 엑소좀을 통해 주위의 정상 세포 등을 속여서 유혹하고 자기 편으로 끌어 들이는 역할을 하는 것으로, 이것이 바로 악화 및 전이를 일으키는 과정인 것으로 알려져 있음
- 이 과정의 열쇠를 쥐고 있는 것이 엑소좀이 내포하고 있는 ‘마이크로 RNA’인데, 인 체에는 20 개 안팎의 적은 수의 염기로 이루어진 RNA(리보 핵산)가 2,578 종류 존 재하며, 마이크로 RNA 는 작지만 힘이 강해 1 개가 많은 분자를 제어할 수 있음 - 가령, 특정 마이크로 RNA 를 암세포에 주입하면 세포의 성질이 극적으로 변화된다
는 발견을 통해 간암 세포에 마이크로 RNA 를 주입하여 세포가 정상화되는 현상도 관찰되었으며, 반대로 암세포가 특정 마이크로 RNA 의 기능을 낮춤으로써 더욱 악 화시킨다는 사실도 규명됨
- 이러한 놀라운 특성으로 인해 암의 메커니즘을 해명하고, 이를 통해 암을 진단하고 치료하는 방법을 개발하는데 있어 마이크로 RNA 를 중요시하지 않을 수 없게 된 것 - 마이크로 RNA 의 프로필을 살펴보는 것이 곧 어떤 암인지를 아는 것이며, 마이크로 RNA 에서 벌어지는 이상 현상이 곧 암의 본질이고, 따라서 암을 억제하는 데 이용 할 수 있는 가능성도 발견할 수 있다는 것
○ 이 같은 연구가 가능한 것은 마이크로 RNA 와 이의 방주로 기능하는 엑소좀이 암의 악화 및 전이에 어떻게 연관되어 있는지가 최근 들어 밝혀지고 있기 때문
- 암 조직은 고르지 않고 통상 일반 암 세포 외에 두목으로 여겨지는 암 줄기세포와 정상세포 등 다양한 세포로 구성되며, 이러한 세포들이 서로 많은 정보를 교환하는 과정에서 엑소좀이 깊이 관여함
- 예를 들어, 암세포는 혈관 내피세포에 엑소좀을 보내거나 엑소좀을 사용해서 전이를 제어하며, 또한 암의 증식과 전이에 필요한 혈관의 신규 생성을 엑소좀(정확히는 이 에 내포된 마이크로 RNA)이 매개하는 것으로 알려지고 있음
- 이는 반대로 말하면, 엑소좀의 분비를 막는다면 암의 전이를 억제할 수 있다는 말이 되며, 어떤 경우에는 암 세포의 엑소좀 분비에 세라미드의 합성 경로가 관여하고 있 는데 그 경로를 끊는 것으로 엑소좀의 분비를 멈출 수 있다는 논리가 성립되는 것 - 또한, 암세포의 증식을 억제하는 작용을 가진 마이크로 RNA 도 이미 발견되고 있으
최신 ICT 이슈
31
정보통신기술진흥센터
며, 따라서 마이크로 RNA 를 운반하는 엑소좀과 암의 관계를 명확히 밝힘으로써 치 료법을 찾을 수 있는 가능성도 확인되었음
○ 나아가 암 치료 후 시간이 오래 지난 다음 암이 재발하거나 암의 뇌 전이에도 엑소좀 이 관여하고 있을 가능성도 제기되고 있음
- 유방암을 치료한 다음 10~20 년 후에 재발하는 경우를 종종 볼 수 있는데, 최근 연 구에 따르면 여기에도 엑소좀이 관여하고 있을 가능성이 있음
- 오랜 시간이 지난 후 재발되는 경우, 재발까지 유방암 세포는 골수에서 긴 휴면 상 태에 있는 것으로 추정되었으며, 실제로 정상세포가 분비하는 엑소좀을 유방암 세포 가 가로채고, 이를 통해 골수 안에서 휴면상태를 유지하면서 생존하고 있음이 최근 밝혀졌음
- 암의 뇌 전이와의 관련성도 밝혀지고 있으며, 뇌가 이물질의 침입을 막는 “혈관-뇌 장벽(blood-brain barrier: BBB)”이라는 기관을 갖고 있음에도 어떻게 암세포가 이 장벽을 돌파해서 뇌에 전이될 수 있는지도 엑소좀으로 설명할 수 있게 되었음 - 한마디로 암세포가 엑소좀을 제어하고 BBB(관문)를 연다는 것으로, 이때 엑소좀에
의해 운반되는 특정 마이크로 RNA(마이크로 RNA-181c)가 큰 역할을 한다고 함
○ 2014 년에 시작된 NEDO 프로젝트는 현재 유방암 진단에서 가장 앞서 있으며, 마이크 로 RNA 를 이용해 지름 3mm 의 유방암도 조기 진단한 것으로 보고되고 있음
- 엑소좀은 혈액뿐만 아니라 소변과 타액 등 다양한 체액에 포함되어 있다는 점에서 이는 극히 미량의 체액으로부터 여러 종류의 암을 한 번에 진단할 수 있다는 것을 의미
- NEDO 프로젝트는 바로 이 같은 점에 착안한 연구이며, 암의 진단뿐만 아니라 그 결 과에 따라 신약 개발이나 개인화 치료로도 연결한다는 전략
- 2014 년에 시작된 NEDO 프로젝트는 암 환자의 임상 정보와 링크된 7 만 개의 검체 를 분석하고 마이크로 RNA 등에 관련된 데이터베이스를 구축하는 중이며, 이미 1 만 건 이상을 분석했다고 함
- 현재 분석이 가장 앞서 있는 것이 유방암으로, 1,000 명 이상을 분석했고 마이크로 RNA 와의 관계도 꽤 명확해졌으며, 마이크로 RNA 를 이용해서 99% 이상의 민감도 와 특이도로 유방암을 진단 할 수 있을 뿐 아니라 직경 3mm 의 유방암도 진단 할
주간기술동향 2015. 9. 16.
www.iitp.kr
32
수 있었다고 함
○ 마이크로 RNA 를 이용하여 고통 없이 암을 정확히 조기에 진단하고 치료하려는 연구 는 가까운 장래에 암 치료의 패러다임을 크게 변화시킬 것으로 기대
- NEDO 프로젝트는 혈액 외에 소변이나 침처럼 아무런 고통 없이 채취할 수 있는 시 료를 사용할 수도 있다는 점이 주목할 만한 것으로, 실제로 소변에 포함된 엑소좀을 이용해서 방광암을 발견할 가능성도 기대할 수 있음
- 엑소좀과 마이크로 RNA 에 주목한 암 진단 및 개별화 의료 연구 실행은 일본뿐 아 니라 전세계적으로 활발해지고 있는 추세
- 특히, 미국에서는 오바마 대통령이 공표한 “정밀 의료(Precision Medicine)” 프로젝 트의 관건이 되는 기술로 활발한 연구가 진행되고 있는 상황
- 이미 일각에서는 마이크로 RNA 와 암의 관계를 이용한 암 치료제의 임상 연구가 진 행 중이며, 식품에 함유된 천연활성 물질에 의해 체내의 마이크로 RNA 를 제어할 수 있다는 것도 밝혀지고 있음
- 엑소좀은 “나노 입자 속에 큰 희망이 있다”는 것을 보여주고 있으며, 마이크로 RNA 와 그 방주인 엑소좀에 관한 연구는 가까운 장래에 암 치료의 패러다임에 획기적인 변화를 가져올 것으로 예상
(MyNavi, 8. 25. & TechOn, 9. 7.)
