[Hinews 하이뉴스] 국내에서 폐암은 갑상선암을 제외하고 암 발생률과 사망률 모두 1위를 기록하는 치명적인 질환이다. 초기 증상이 거의 없어 수술이 가능한 단계에서 진단받는 환자는 전체의 약 18%에 불과하다. 이에 따라 폐암 조기 진단 기술에 대한 필요성이 꾸준히 제기되어 왔다.

울산의대 서울아산병원 이창환(생화학분자생물학)·진준오(미생물학) 교수팀은 인공지능(AI) 기반 구조 분석과 나노 기술을 결합해 폐암 바이오마커를 검출하는 키트를 개발했다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘저널 오브 나노바이오테크놀로지(Journal of Nanobiotechnology)’ 최신 호에 실려 기술의 정밀성을 입증했다.


연구의 핵심 표적인 ‘USE1’ 단백질은 폐암 환자의 92.5%에서 과발현되는 물질로, 이창환 교수팀이 2017년 세계 최초로 보고한 바 있다. 연구팀은 이번 연구에서 USE1에만 특이적으로 결합하는 고친화도 DNA 압타머를 선별했다. 압타머는 기존 항체 기반 분석법보다 생산 비용이 낮고 안정성이 높아 차세대 진단 소재로 꼽힌다.

연구팀은 AI 딥러닝을 통해 압타머가 USE1 단백질의 특정 부위에 결합하는 구조적 타당성을 검증했다. 이후 DNA 증폭 기술인 회전환복제기법(RCA)을 적용해 형광 신호를 극대화하고, 형광 나노입자인 ‘양자점’을 결합한 신호 증폭 시스템을 구현했다. 그 결과 USE1이 존재하면 강한 형광 신호를 발생시켜 별도의 장비 없이 UV 조명 하에서 육안으로 결과를 판독할 수 있도록 설계했다.

실제 환자 조직 30쌍을 대상으로 시행한 임상 검증에서 진단 정확도(AUC)는 96%에 달했다. 민감도는 100%, 특이도는 88.3%를 기록하며 우수한 진단 성능을 확인했다. 이는 기초 연구 성과가 실제 임상에서 활용 가능한 응용 기술로 이어진 대표적인 사례다.

이창환 서울아산병원 교수는 “이번에 개발한 나노바이오센서는 향후 혈액으로 암을 진단하는 액체 생검이나 특정 환자군을 선별하는 동반 진단 기술로 확장할 수 있다”며 “압타머가 USE1의 효소 활성 부위에 결합한다는 발견은 진단을 넘어 USE1 기능 억제 기반의 치료제 개발로 이어질 것으로 기대한다”고 강조했다.