혈액암 특성을 규명하는 형광 디지털 진단 기술 개발

의과대학 조현수 교수 연구팀

의과대학 조현수 교수(내과학) 연구팀이 백혈병 암세포의 특이 단백질·전사체 마커를 동시에 형광 이미지로 검출하는 디지털 진단 기술을 개발했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘ACS 나노’(ACS Nano, IF 17.1)에 게재됐다.

연구팀은 등온 핵산 증폭 기술인 회전환 증폭(RCA, rolling circle amplification) 기술을 활용해, 종양 단백질과 전사체로부터 수백 나노미터에 이르는 DNA 형광 복합체를 생성하고 디지털 이미지로 검출하는 기술을 만들었다.

기존 RCA를 이용한 기술은 전사체 검출만 가능했다. 연구팀은 전사체는 물론 단백질을 함께 디지털 검출할 수 있는 통합 프로토콜을 확립했다.

또한, 삼차원 세포 상에 분포한 DNA 형광 복합체를 일반 형광 현미경으로 검출할 수 있도록 오픈소스 3D 데콘볼루션(deconvolution)과 자체 개발한 형광 디코딩 알고리즘을 통합하는 분석 프로토콜을 개발했다.

이어 정상 혈액 T세포 아형을 분석해 이번 연구로 개발한 기술에 대한 성능 검증을 진행했다. 검증 결과, 단백질, 전사체 분석 기술 성능은 각각 상용 유세포 분석기, PCR과 비슷한 성능을 자랑했다. 특히, B 세포 급성 림프구성 백혈병 환자의 암세포에서 백혈병의 발병과 연관있는 BCR/ABL1 유전자와 CD19와 같은 암 표면 단백질 마커를 단일 세포 수준에서 동시에 시각화하는데 성공했다. 이를 통해 동일 환자의 암세포 내에서도 암 유전자 발현과 암 단백질 마커 발현 수준이 다양할 수 있음을 확인했다.

조현수 교수는 “혈액암 세포를 식별하고 단일 세포 수준에서 표적항원 발현 정도를 평가할 수 있는 기술을 개발했다.”며 “이번 기술은 종양항원 발현 정도에 따라 항체나 면역세포치료제 사용 여부를 결정하는 데 활용할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 종류의 암종으로 적응증을 확대할 수 있을 것으로 기대한다.”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구과제와 한국보건산업진흥원 K-Medi융합인재양성지원사업(신진의사과학자양성지원) 연구비를 지원받아 수행했다.