조윤경 UNIST 교수팀, 소변에서 암진단에 필요한 물질 검출하는 기술 개발

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회전하면서 나노 소포체를 분리하는 엑소디스크.
<회전하면서 나노 소포체를 분리하는 엑소디스크.>

소변에서 암 진단에 필요한 물질을 검출할 수 있는 기술이 개발됐다. 암 진단을 위한 조직 검사보다 간단하고 효과가 있다.

조윤경 울산과학기술원(UNIST·총장 정무영) 생명과학부 교수(IBS 첨단연성물질연구단 그룹리더)팀은 소변이나 혈액에서 `나노 소포체`를 분리해 검출하는 `엑소디스크`를 개발했다고 27일 밝혔다.

나노 소포체는 세포 활동 중에 나오는 40~1000나노미터(㎚) 크기의 생체 물질이다. 인체 속의 거의 모든 체액에 존재하면서 종양의 진행이나 전이, 세포 신호 전달 등에 관여한다. 어떤 세포에서 나왔는지 알려주는 유전 정보도 있다. 이에 따라서 이 물질을 분석하면 암 등 각종 질병의 유무를 파악할 수 있다.

엑소디스크를 개발한 조윤경 UNIST 교수팀(왼쪽부터 우현경 연구원, 조 교수, 비자야 순카라 박사)
<엑소디스크를 개발한 조윤경 UNIST 교수팀(왼쪽부터 우현경 연구원, 조 교수, 비자야 순카라 박사)>

그러나 나노미터 크기의 미세 세포 입자를 효과 높게 검출할 방법이 없었다. 세포를 분리하는 원심분리법이 있지만 나노미터 크기의 입자에 적용하려면 500배 이상 빠른 초고속 원심분리 기술이 필요했다.

밀도가 낮은 나노 소포체를 분리하려면 그만큼 큰 힘(원심력)이 필요하기 때문이다. 초고속에 맞는 시료 준비 과정이 복잡하고, 처리 시간도 오래 걸렸다.

조 교수팀은 랩온어디스크 방식의 엑소디스크로 이 문제를 해결했다. 디스크 위에 필터를 추가, 원심력을 높이지 않아도 미세 입자를 효과 높게 걸러 낼 수 있는 장치다.

엑소디스크는 디스크 모양의 칩 안에 두 종류의 필터(20㎚, 600㎚)를 탑재, 크기별로 입자를 분리한다. 세균이나 불필요한 단백질은 빼고 효과 높게 나노 소포체를 분리하기 위해 필터 구멍 크기를 임의로 설정할 수 있다.

나노 소포체 검출 장치 `엑소디스크`
<나노 소포체 검출 장치 `엑소디스크`>

실험을 통해 기존 초고속 원심 분리보다 300배 낮은 원심력으로 나노 소포체를 분리하는데 성공했다. 소변에 적용 때 20㎚보다 크고 600㎚보다 작은 입자만 걸러 냈다.

조 교수는 “기존의 나노 소포체 표면에 있는 단백질의 항원-항체 반응을 이용한 분리 방법보다도 효과가 있다”면서 “엑소디스크는 원심력 적용과 필터 통과 과정을 자동으로 진행, 소변에서 30분 이내에 나노 소포체를 검출할 수 있다”고 설명했다.

조 교수팀은 채집한 나노 소포체를 분석, 암 등 질병 여부를 판단하는 연구를 추가로 진행하고 있다. 이번 연구 성과는 `ACS나노` 28일자에 실렸다.

울산=임동식기자 dslim@etnews.com