조기발견 어려운 '폐암 1기'도 진단 가능, 생존율 향상 기대
최연호 교수 "엑소좀 분석기법+딥러닝 인공지능 활용한 진단법‥조기진단 유용성 입증"
김현구 교수 "앞으로 폐암 조기진단과 환자 생존율 향상에 기여 기대"
논문, 나노기술분야 국제저명학술지 'ACS Nano'에 게재
[보건타임즈] 피 한 방울로 약 30분 만에 폐암을 감별, 진단할 수 있는 새로운 기법이 국내 연구진에 의해 개발했다.
이 기술을 활용하면 그간 조기에 발견하기가 어려웠던 폐암 1기 환자도 피 한 방울로 약 30분 만에 정확하게 유병여부를 가려내 확인할 수 있다.
이를 통해 조기진단에 크게 도움이 돼 폐암 환자의 생존율 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 전망되고 있다.
이 연구결과를 다룬 논문은 '딥러닝 기반 인공지능 모델을 활용한 엑소좀 분석을 통한 초기 폐암 진단(Early-Stage Lung Cancer Diagnosis by Deep Learning-Based Spectroscopic Analysis of Circulating Exosomes)'이란 제목으로 화학과 나노기술분야 국제저명학술지 'ACS Nano(IF:14.5) 5월호'에 게재됐다.
고려대 바이오의공학부 최연호 교수(교신저자), 고대구로병원 흉부외과 김현구 교수(교신저자), 고려대 바이오융합공학과 신현구 석박통합과정(제1저자) 공동연구팀은 나노 기술과 인공지능을 활용해 혈액 속 암 진단 바이오마커인 엑소좀(Exosome)을 분석, 정상 세포와 폐암 세포를 95%의 정확도로 구분하는 데 성공했다며 이같이 밝혔다.
연구팀에 따르면 혈액으로 폐암을 진단할 수 있는 기술은 기존에도 있었다.
하지만 50% 정도의 환자에게만 적용돼 실질적으로 의료현장에서 널리 활용되기 어려운 한계가 있었다.
연구팀이 개발한 기법은 84%까지 폐암 여부를 진단, 정확도가 높을 뿐만 아니라, 폐암의 진행단계까지 예측할 수 있다.
폐암은 대개 치료가 어려운 3기 이상에서 발견돼 사망률이 매우 높은 주요 암 중 하나다.
이보다 초기 1~2기에 진단되면 생존율을 크게 높일 수 있다.
이에 따라 폐암을 초기에 진단하기 위한 기법들이 활발히 연구되고 있다.
이중 혈액 속을 떠다니는 엑소좀은 몸속 깊숙한 종양세포의 정보를 간직, 암 진단을 위한 바이오마커로 주목받고 있다.
연구팀은 정상인 20명과 비소세포폐암 1, 2기 환자 43명의 세포 배양액에서 엑소좀을 분리한 뒤 표면 증강 라만 분광학(Surface-enhanced Raman Spectroscopy) 기반의 나노 기술을 활용해 라만 분광학 신호 2,000여 개를 검출해냈다.
이렇게 검출된 신호를 활용해 딥러닝 기반 인공지능 모델을 학습시켰으며 정상 세포와 폐암 세포 엑소좀을 95% 정확도로 분별하는 데 성공했다.
또 폐암 환자의 엑소좀을 폐암 세포 유래 엑소좀과 비교해 약 84%의 민감도와 85%의 특이도로 분류하는 데도 성공했다.
최연호 교수는 "이 연구결과들은 엑소좀 분석기법과 딥러닝 인공지능을 활용한 진단법의 폐암 조기 진단법으로써 유용성을 입증하는 결과"라며 "폐암 1기에 대한 진단은 물론, 폐암 기수가 높을수록 수치가 유의미하게 상승, 정확도도 높아져 폐암 진행단계 예측도 가능하다는 점에서 의미가 크다"고 말했다.
김현구 교수는 "이 기술을 활용하면 방사선 피폭의 우려가 있는 CT검사 시행 전에 혈액검사를 통해 폐암 가능성이 있는 군을 사전에 선별해, 필요에 따라 CT검사를 시행할 수 있을 뿐 아니라 특히 폐암 1기 환자도 비교적 정확하게 판별해 낼 수 있었다는 점에서 의의가 크다"며 "앞으로 폐암 조기진단과 이를 통한 생존율 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다"고 평가했다.
이 연구는 한국연구재단의 이공분야기초연구사업(전략과제), 한국보건산업진흥원의 연구중심병원 육성 R&D 사업의 지원으로 수행됐으며 최 교수가 대표이사로 운영하는 고대 의료기술지주회사 ㈜엑소퍼트로 이전, 상용화할 수 있도록 조치됐다.
㈜엑소퍼트는 암환자 혈액 내의 엑소좀을 높은 순도로 빠르게 분리해낼 수 있는 분리키트와 엑소좀을 이용한 암 진단기기를 개발하는 기업이다.
이곳에서 개발된 기술의 신뢰성 향상과 상용화를 위해 향후 정상인과 환자 약 400명을 대상으로 고려대 구로병원을 포함한 5개 병원이 참가하는 다기관 연구를 계획 중이다.
기사최종편집일: 2024-04-19 17:18:24
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