혈장 내 세포외소포를 별도로 분리하거나 마이크로RNA를 추출하는 일련의 과정 없이도 약 10분 만에 마이크로RNA를 직접 검출하는 플랫폼(SAFE, Sonication-Assisted Liposome Fusion with Extracellular Vesicles)이 개발됐다.
이는 복잡한 전처리 과정을 거치지 않고 혈액 속 질병 관련 핵심 바이오마커인 마이크로RNA를 직접 분석할 수 있어, 향후 응급환자 신속 진단과 혈관질환 정밀의료에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
서울아산병원 안과 이준엽·대구경북과학기술원(DGIST) 화학물리학과 홍선기 교수팀은 초음파를 이용해 리포좀과 세포외소포를 빠르게 융합시키는 기술을 개발했다.
(사진 : 서울아산병원 안과 이준엽 · DGIST 화학물리학과 홍선기 교수)
이를 통해 분자 비콘을 세포외소포 내부로 전달함으로써 별도의 RNA 추출 과정 없이 마이크로RNA를 직접 검출해 약 10분 만에 분석을 완료했다.
더 나아가 교수팀은 플랫폼의 임상 적용 가능성을 확인하기 위해 심혈관질환 환자 20명과 건강인 15명의 혈장을 분석했다.
그 결과 SAFE 플랫폼은 심근 손상과 관련된 대표적인 마이크로RNA인 miR-133a와 miR-208a를 각각 약 91.4%의 높은 진단 정확도로 검출하는 데 성공했다.
향후 응급실 등 신속한 의사결정이 필요한 의료 현장에 활용한다면 혈관질환을 빠르게 선별할 수 있을 것으로 전망된다. 또한 심혈관질환뿐 아니라 암, 신경퇴행성질환, 안과 질환 등 다양한 질환에서 세포외소포 기반 분자진단 기술로 확장될 가능성도 기대된다.
이준엽 교수는 “교수팀은 그동안 황반변성을 비롯한 다양한 망막혈관질환에서 세포외소포 내부의 마이크로RNA를 분석하는 것이 질병의 발생 기전과 치료 반응을 예측하는 데 중요한 의미가 있다는 것을 지속적으로 밝혀왔다”며, “마침내 이번 연구로 복잡했던 세포외소포 분석을 단 10분 만에 수행할 수 있는 기술을 개발했다. SAFE 플랫폼이 향후 실제 진료 현장에서 환자 질환을 신속 정확히 진단하고 치료 결정 과정에 실질적인 도움을 줄 것으로 기대한다”고 말했다.
홍선기 교수는 “SAFE 플랫폼은 세포외소포를 분리하거나 RNA를 추출하지 않고도 혈장에서 직접 마이크로RNA를 분석할 수 있는 간편 분자 진단 기술이다. 향후 다양한 질환을 대상으로 임상 검증을 확대해 의료 현장에서 활용할 수 있는 차세대 진단 플랫폼으로 발전시켜 나가겠다”고 밝혔다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 선도연구센터(자성기반라이프케어연구센터) 및 개인기초연구사업, DGIST 연구개발사업, 보건복지부 한국보건산업진흥원 보건의료기술연구개발사업 및 글로벌 의사과학자 양성사업의 지원을 받아 수행됐다.
이번 연구 결과는 나노과학 및 바이오소재 분야 세계적 학술지 ‘Small(피인용지수 11.8)’ 최신호에 게재됐으며, 연구의 우수성을 인정받아 표지 논문으로 선정되는 영예를 얻었다.
한편 세포외소포는 세포가 분비하는 수십, 수백 나노미터 크기의 작은 입자다. 질병과 관련된 단백질과 핵산, 마이크로RNA(miRNA) 등을 담고 있어 최근 차세대 액체 생검의 핵심 바이오마커로 주목받고 있다.
하지만 기존에는 세포외소포를 분리하고 RNA를 추출하는 복잡한 과정이 필요해 분석 시간이 오래 걸리고 전문 장비가 필요하다는 한계가 있었다.
[메디컬월드뉴스 김영신 기자]
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