폐암은 조기에 발견해 수술이 가능한 상태에서 진단되는 비율이 20%를 밑돈다. 이창환·진준오 교수팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 폐암 특이적 단백질인 ‘USE1’을 신속하게 찾아내는 바이오센서에 집중했다. 연구팀은 USE1을 탐지하기 위해 항체 대신 짧은 DNA 조각인 압타머를 활용해 비용을 낮추고 안정성을 높였다.
연구팀은 AI 구조 예측 모델을 통해 압타머가 USE1에만 선택적으로 결합하도록 설계했다. 여기에 형광 신호를 증폭시키는 RCA 기술과 양자점을 결합해 USE1이 존재할 경우 강한 형광이 발생하도록 했다. 이 방식은 키트 형태로 제작되어 의료진이 현장에서 UV 조명을 통해 즉각적으로 진단 결과를 판독할 수 있다.
임상 검증 결과 역시 독보적이다. 폐암 조직과 정상 조직을 분석했을 때 진단 정확도는 96%를 기록했으며, 암 환자를 암으로 판별하는 민감도는 100%를 달성했다. 이는 기존의 복잡한 검사 과정을 간소화하면서도 진단 신뢰도는 최고 수준으로 유지할 수 있음을 의미한다.
이번 연구는 연구팀이 직접 발굴한 폐암 바이오마커 USE1을 실제 검출 가능한 진단 기술로 구체화했다는 점에서 큰 의미를 지닌다. AI를 접목해 분자 인식의 구조적 타당성까지 입증함으로써 연구의 정밀성을 높였다. 기초 의학 연구가 실제 임상 현장에서 쓰일 수 있는 응용 기술로 진화한 성과다.
이창환 교수는 “나노바이오센서 기반 폐암 진단 키트는 향후 진단과 치료 분야에서 확장성이 큰 기술”이라며 “조직뿐만 아니라 혈액을 활용한 간편 진단으로 발전시키고, USE1 과발현 환자군을 선별하는 동반 진단 기술 및 치료제 개발과의 연계를 추진하겠다”고 밝혔다.
송소라 헬스인뉴스 기자 press@healthinnews.kr
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