[Trend Check] 누구나 쉽고 저렴하게 암을 진단할 수 있는 키트

의료보건 산업에서 암 및 에이즈 등의 유전자 돌연변이를 검출하여 진단할 수 있는 바이오센서의 보급이 가속화되고 있다. 현재 개발되고 있는 주요 진단 방법은 ELISA, 화학발광법, POCT이다. 체외 진단은 나노입자 센서와 나노구조체 표면 센서로 나눌 수 있다. 전자의 경우, 대부분의 센서의 측정방식은 ELISA를 기반으로 하고 있으나, 그 민감도와 신뢰도 저하 및 복잡한 측정 절차의 문제점이 있다.

제작된 효소면역진단 칩

이에 서강대학교 화공생명학과 오병근 교수 연구팀과 한경대학교 화학공학과 김영기 교수 연구팀이 공동 연구를 통하여 위의 문제점을 해결할 수 있는 POCT 플랫폼 제작기술을 개발하였다.

이는 개인과 병원 모두 암을 조기에 진단할 수 있으며 모니터링이 가능한 POCT형 암 진단 종이칩이다. 휴대성이 좋으며, 외부 동력이나 기기 없이 단 한번의 시료 주입만으로 효소 면역반응을 순차적으로 발생시킬 수 있다.

POCT

Point-of-Care 테스트(POCT 혹은 베드사이드 테스트)는 진료실이 아닌 환자가 있는 장소에서 하는 진단 검사이다. 진단과 검사가 의료실험실에서 행해질 때는 검체 검진의 결과를 알기 위해 몇 시간 또는 며칠을 기다려야 하는 비효율성이 있으나 POCT는 이를 개선할 수 있을 것으로 보인다.

ELISA

enzyme linked immunoassay, 효소 면역 측정법이다.

체외에서 항체에 효소를 결합시킨 후 그 반응을 이용하여 정량한다. 항원 물질과 결합하는 1차 항체와 이와 결합하는 2차 항체-효소 결합체를 이용하여 특정 기질과 효소 간의 반응을 일으킨다. 이러한 항체-항원 반응 시 효소의 색상이 변화함으로써 항체의 유무가 검출된다. 하지만 효소 반응만으로는 신호를 증폭시키는 효과가 충분히 크지 않아 그 민감도가 충분히 높지 않다.

고감도 체외진단 플랫폼 모식도
 

항원인 유방암 바이오마커의 농도에 따른 신호 분석 

연구팀은 종이를 기반으로 한 진단칩을 제작하기 위하여 표면처리가 쉽고 물을 흡수하는 성질이 적은 포토 용지를 사용하였다. 또한 adhesive PET film을 이용하여 기존의 방식보다 저렴하고 쉽게 모세관을 제작하였다. 이후에는 유체칩의 종이 표면 상태를 개질하는 방식으로 유체의 흐름을 조절함으로써 종이 기반 3차원 미세 유체칩을 제작하였다.

효소 면역진단 시스템의 신호 생성물질인 효소를 나노입자를 이용하여 증폭함으로써 미세 유체칩의 측정 민감도를 향상시켰다. 이후에는 실제 환자의 샘플을 분석하고 시스템의 성능을 검증하였다. 완성된 칩은 50ul 미만의 혈액 샘플을 20분 내로 분석할 수 있으며, 1-20nM의 측정 민감도를 가진다.

(주)유니언스진은 해당 기술을 이전 희망하였으며, 2019년 11월 서강대학교 산학협력단과 '면역 화학 진단법을 이용한 표적 항원 검출용 종이기반 3차원 구조의 미세칩과 이를 이용한 표적항원 검출 방법' 기술이전 계약을 체결하였다.