고려대학교 안암병원(원장 한승범) 비뇨의학과 강석호 교수 연구팀(강석호 교수, 심지성 교수, 노태일 교수, 윤성구 교수)과 한국과학기술연구원(이하 KIST, 원장 오상록) 정영도 박사 연구팀(정영도 박사, 이관희 박사, 금창준 박사 후 연구원, 염혜진 연구원)이 집에서 간편하게 사용할 수 있는 방광암 진단 키트를 개발했다.
침습적 검사 없이도 소변 샘플만으로 방광암을 조기에 진단할 수 있는 혁신적 기술로 평가받고 있으며, 네이처 자매지(Nature Biomedical Engineering) 표지 논문으로 선정되는 등 국제 학계의 큰 주목을 받고 있다. 특히 이번 연구는 KIST와 고려대 의대의 임상중개 연구지원 프로그램에서 이어진 성과로, 다기관 협력의 성공적 사례로서 주목받고 있다.
방광암은 조기 발견 시 5년 생존율이 95%에 달할 만큼 완치율이 높지만, 재발율이 70%에 이를 정도로 관리가 어렵고 치명적인 질환이다. 특히, 진단이 늦어지면 방광 전체를 제거하게 되어 인공 방광을 만들거나 소변 주머니를 착용하는 등 환자의 삶의 질을 저하시키는 결과로 이어진다. 또한 기존의 방광경 검사는 정확도가 높지만, 침습적 검사의 한계점으로 고통과 ▲Nature Biomedical Engineering 7월호 (Vol.9 No.7) 표지로 게재된 BLOOM 시스템 감염 위험이 따르며 반복적 검사가 어렵다. 간편한 검사를 위해 기존에도 소변 기반 진단법이 존재했으나 낮은 민감도로 실질적인 진단에는 한계가 있었다.
이번 연구에서 개발된 BLOOM시스템(Buoyancy-lifted bio-interference orthogonal organogel messenger)은 소변을 전처리할 필요 없이 바이오마커를 검출할 수 있는 진단 키트다. 연구팀은 방광암의 바이오마커를 효소 반응으로 검출할 수 있는 하이드로겔 필름을 제작했다. 필름 내부에 부력으로 물 위로 떠오르는 신호전달체를 삽입하고, 물과 기름의 층 분리를 이용해 기름층에서만 신호가 발생하도록 설계했다. 이러한 기술로 혈뇨와 같은 불순물이 신호에 간섭하는 문제를 해결했으며, 초기 방광암까지 높은 정확도로 진단할 수 있다.
연구팀은 고려대학교 안암병원 비뇨의학과에서 진료받은 방광암 환자 60명, 비뇨기계 질환 환자 20명, 그리고 정상인 25명을 대상으로 진단 키트를 평가했다. 그 결과 BLOOM 시스템은 민감도 88.8%, 특이도 88.9%로 기존 상용화된 키트의 민감도 20%를 훨씬 뛰어넘는 성과를 보였다. 특히, 기존 진단법으로는 어려웠던 초기 방광암도 동일한 정확도로 진단할 수 있었다.
강석호 교수는 “방광암은 재발율이 높고 진단이 늦어질 경우 예후와 삶의 질이 크게 저하되는 질환”이라며, “이번 진단 기술은 방광암을 조기에 발견하여 환자들이 더 나은 치료를 받을 수 있도록 돕는 중요한 역할을 할 것으로 기대된다”고 말했다. 강 교수는 “특히 침습적 조직검사의 숙련도가 낮거나 인프라가 갖춰져 있지 않은 의료기관에서도 환자 안전을 확보하면서도 높은 정확도로 활용할 수 있기 때문에 의료의 보편적인 질향상을 이루는데 도움이 될 것”이라고 덧붙였다.
정영도 박사는 “BLOOM 시스템은 혈뇨와 같은 소변의 불순물 문제를 해결하면서도 바이오마커를 정확하게 검출할 수 있도록 설계된 혁신적 기술”이라며, “기존 소변 진단법의 한계를 극복하고 발전할 수 있는 새로운 기술적 방향성을 제시한 것”이라고 밝혔다.
이번 연구는 방광암의 조기 진단 기술이 환자들에게 가져올 임상적 효과와 상용화 가능성이 높아 긍정적인 평가를 받고 있다. 실제로 연구팀은 이 기술을 바탕으로 바이오기업 창업을 준비하며 대량 생산 및 균일한 검사 방법을 발전시켜 상용화를 앞당길 예정이다. 또한, 대량 신속 진단 방식 및 가정에서 간편하게 사용할 수 있는 진단법 등으로 사용성을 다변화하기 위한 연구를 지속하여, 기술로서 환자 중심의 의료를 실현하기 위한 노력을 펼치고 있다. 이번 연구 결과를 통해 방광암을 보다 간편하고 신속하게 진단함으로써 발견을 앞당기고 환자의 예후와 삶의 질을 향상할 수 있을 것으로 전망된다.
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 연구재단 사업(2023R1A2C100438911)으로 수행되었으며, KIST와 고려대 의대의 임상중개 연구지원 프로그램으로 진행됐다. 연구 성과는 ‘Diagnosis of early-stage bladder cancer via unprocessed urine samples at the point of care’라는 제목으로 세계적인 학술지인 Nature Biomedical Engineering(IF 27.7, JCR 분야 0.4%) 7월호에 표지논문으로 게재됐다.
