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피 한 방울로 초기 암 잡는다…중국 연구진 휴대용 진단기 개발

중국 연구진이 한 방울의 혈액만으로 초기 암 바이오마커를 검출할 수 있는 휴대용 암 진단 장치를 개발했다고 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP) 등 외신이 최근 보도했다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 네이처 포토닉스에 게재됐다. 중국 웨스트레이크 대학 연구진이 개발한 이 기술은 기존 냉장고 크기의 실험실 장비를 휴대용 기기로 소형화하면서도 검출 정확도를 크게 높인 것이 특징이다. 연구진은 “기존 방식보다 민감도를 약 1만 배 향상시켰다”고 설명했다. 새 시스템은 3차원 '연속체 내 묶음 상태(Bound States-in-the-Continuum·BIC)' 센싱 칩을 기반으로 작동하며, 필요한 핵심 부품은 칩과 LED 광원, 광 검출기 정도에 불과하다. 빛의 속삭임 측정 간단한 혈액 채취만으로 종양의 미세한 흔적을 찾아내는 생검(biopsy) 기술은 오랫동안 현실적인 한계에 부딪혀 왔다. 초기 암세포가 내는 극미세 신호를 감지하기 위해 복잡한 광학 장치와 고가의 분광기, 정밀 프리즘 등이 포함된 대형 장비가 필요했기 때문이다. 검사 비용도 높아 전문 연구기관이나 대형 병원에서만 활용되는 경우가 많았다. 이번 연구에서 연구진은 기존처럼 빛의 파장 분석 대신 강도 변화에 주목하는 새로운 접근법을 도입했다. 특히 부피가 큰 기존 장비를 'Q-변조 굴절계 센싱(Q-modulated refractometric sensing)'이라는 고감도 기술로 대체했다. 이를 구현하기 위해 연구진은 3차원 메타물질 칩을 새롭게 설계했다. 이 칩은 암 바이오마커가 존재할 때 빛이 굴절되는 방식에서 나타나는 극미세 변화를 감지한다. 또한 느리고 비용이 많이 드는 기존 반도체 제조 공정을 대신해 혁신적인 알루미늄 기반 제작 기술을 적용했다. 연구진은 이 장치의 정밀도를 설명하기 위해 흥미로운 비유도 제시했다. 빛이 굴절되는 전체 범위를 1m 길이의 자로 표현한다면, 이 장치는 그 안에서 수백만분의 몇 m 수준의 미세한 변화까지 감지할 수 있을 정도로 민감하다는 설명이다. 표준 검사보다 높은 정확도 연구진은 기존처럼 칩을 하나씩 개별 제작하는 방식에서 벗어나 활판 인쇄와 유사한 대량 생산 공정을 도입했다. 이를 통해 단일 웨이퍼 위에서 수천 개의 동일한 3D 센싱 칩을 생산할 수 있게 됐으며, 칩 당 생산 비용도 약 5달러 수준으로 낮췄다. 이 칩은 LED와 광 검출기만으로도 빛의 강도를 측정할 수 있어, 가정에서도 사용할 수 있는 소형•저비용 장치 제작이 가능하다. 실제 성능 검증을 위해 연구진은 샤먼대학교와 협력해 기존 실험실 장비로 탐지하기 어려웠던 극미량의 폐암 바이오마커를 추적하는 실험을 진행했다. 그 결과 휴대용 장치는 초기 폐암 바이오마커 검출에서 기존 ELISA(효소결합면역흡착분석법) 대비 약 1만 배 높은 민감도를 기록했다. 실제 환자 혈청 샘플 171개를 분석한 결과, 초기 암 진단 정확도는 94.9%, 수술 후 모니터링 정확도는 92.1%에 달했다. 반면 기존 실험실 측정 방식의 정확도는 74.7% 수준에 머물렀다. 외신은 이번 결과가 휴대용 장치 기반 조기 암 진단과 환자 추적 관찰 기술의 가능성을 크게 높여준다고 평가했다. 연구진은 향후 이 기술이 대도시 대형 병원은 물론 의료 인프라가 부족한 농촌 지역에서도 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 나아가 환자가 집에서 직접 검사를 수행하는 수준까지 발전시켜, 전 세계 어디서나 쉽고 빠르게 조기 질병 진단을 받을 수 있도록 하는 것이 목표라고 밝혔다.

2026.05.27 10:03이정현 미디어연구소

감염병, 20분이면 PCR 수준 진단…"임상 가능성도 입증"

다양한 감염병을 정확하게, 20분이면 확인 가능한 차세대 유전자 진단 기술이 개발됐다. 광주과학기술원(GIST)은 김민곤 화학과 교수 연구팀이 다양한 질환의 표적 유전자를 유연하게 설계·검출할 수 있는 차세대 유전자 진단 기술을 제시했다고 30일 밝혔다. 김민곤 화학과 교수는 전화통화에서 "향후 암진단 등에 활용할 계획"이라며 "양성을 양성으로 판별하는 민감도는 유전자 증폭검사(PCR) 수준이고, 음성을 음성으로 판별하는 특이도는 기존 대비 더 정확하다"며 "향후 이 기술을 암진단 등에 적용해 연구를 계속 진행할 것"이라고 말했다. 연구팀은 "진단이 필요한 '타깃 유전자'를 대상으로 맞춤형 진단 방법을 설계할 수 있어 감염병·암·유전병 등 다양한 질환 진단에 활용 가능하다"고 덧붙였다. 현재 표준 진단 방법으로 사용하는 PCR은 높은 정확도(일반적으로 99.99%)와 민감도를 나타내지만 시간이 오래 걸리고 전문적인 장비와 인력이 필요하다는 한계가 있다. 이러한 한계 보완을 위해 질병과 관련된 특정 유전자를 표적하는 '유전자 가위(CRISPR)'와 일정한 온도에서 유전자를 빠르고 많이 복제하는 '등온 증폭 기술'을 결합한 '단일 반응 진단법'이 주목받고 있다. 그러나 이 기술은 유전자를 찾아내서 신호를 내는 반응 속도가 다르고, 조절이 어려워 유전자마다 최적 조건을 찾기 어렵다. 연구팀은 유전자 가위 기술을 제어해 질환 유무를 진단하는 '타깃 유전자'를 범용적으로 검출할 수 있는 새로운 접근법으로 이 문제를 풀었다. 길이가 짧은 '유전자 조각(올리고·oligo)'을 도입해 유전자를 자르고 신호를 내는 과정의 속도를 독립적으로 조절할 수 있도록 했다. 김민곤 교수는 "실제 환자에게서 채취한 검체 120개에 이를 적용한 결과, 약 20분 이내에 감염 여부를 판독했다"며 "정량 PCR 유사한 수준의 정확도와 민감도를 보여, 기존 대비 신속하면서도 신뢰도 높은 진단이 가능함을 확인했다. 임상 적용 가능성도 입증했다"고 설명했다. 김 교수는 또 "특정 질병에 국한되지 않고 다양한 유전자 표적에 범용적으로 적용될 수 있다"며 "암·유전질환 등 다양한 분야로 확장 적용될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 이 연구는 박형빈 화학과 석박통합과정생이 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 생화학 및 분자생물학 분야 국제학술지 '뉴클레익 에시즈 리서치'에 온라인으로 게재됐다.

2026.03.30 10:15박희범 기자

[1분건강] 암환자가 운동을 더 열심히 해야하는 이유

암 환자가 규칙적인 운동을 유지하거나 시작하면 심장질환 위험이 감소한다는 연구 결과가 나왔다. 연구에는 삼성서울병원 암환자삶의질연구소 신동욱 교수를 비롯해 조인영 암치유센터 교수, 한경도 숭실대 정보통계보험수리학과 교수, 정원영 펜실베니아대학 박사 등이 참여했다. 연구팀은 국민건강보험공단의 2010년~2016년 암을 진단받은 환자 26만9천943명을 대상으로 운동이 암 진단 전후에 미치는 영향을 비교 분석했다. 환자는 주 3회 20분 이상의 고강도로 운동하거나 주 5회 30분 이상의 중강도 운동한 경우를 기준으로 분류됐다. 분석 결과, 10명 중 7명꼴로 암 진단 후 운동을 하지 않는 것으로 나타났다. 하지만 규칙적인 운동을 암 진단 전후 모두 유지한 환자의 경우, 심근경색 위험이 20%, 심부전 위험이 16% 감소했다. 진단 이후 운동을 새로 시작한 경우에도 심근경색 위험이 11%, 심부전 위험이 13% 낮아졌다. 또 진단 후 운동을 중단했더라도 이전에 규칙적으로 운동을 한 경우에는 심근경색 위험이 20%, 심부전 위험이 6% 낮았다. 암 진단에 앞서 운동을 열심히 한 결과가 암 치료 중 잠시 중단했음에도 심장질환 예방 효과를 보인 것이다. 정원영 박사는 “의료진 도움으로 암 진단 이후 운동을 시작하는 것이 심장질환 위험을 줄이는 효과적인 관리법”이라고 설명했다. 조인영 교수도 “다수 암 환자가 체력과 신체기능 저하, 암 치료 스트레스 등으로 운동으로 못하고 있다”라며 “암 치료 전부터, 치료 중, 이후까지 계속되도록 체계적 프로그램 개발과 제공이 필요하다”라고 조언했다. 한편, 연구 결과는 미국 심장학회 '심장종양학(JACC: Cardio-Oncology, IF=13.6)' 최근호에 게재됐다.

2025.01.16 10:46김양균 기자