연세대 연세암병원 연구진이 혈액 속 엑소좀 단백질을 분석해 대장암을 조기에 진단할 수 있는 바이오마커 10종 패널을 규명하고, 추가 검증에서 90% 이상의 민감도로 대장암을 구별하는 성능을 확인했다고 29일 밝혔다. 이번 연구는 코넬의대 연구팀과의 국제공동연구로 수행됐으며, 대장암 조기진단과 비침습적 검사 개발에 중요한 진전으로 평가된다.

연구팀은 대장암 환자 223명의 임상 검체를 바탕으로 혈액과 수술 조직에서 엑소좀을 분리·추출해 단백체 분석을 진행했다. 이 가운데 혈액 샘플 90명과 수술 조직 샘플 50명을 포함해 종양조직과 비종양성 대장조직, 수술 전후 혈액을 비교 분석한 결과 종양 유래 엑소좀에서 특이적으로 발현되는 단백질 745종을 확인했고, 혈액 유래 엑소좀에서는 대장암 환자에서 증가한 166종의 단백질을 발견했다. 연구진은 이들 가운데 혈액에서 대장암 특이성을 보이는 10개 단백질을 최종 패널로 도출했다.

엑소좀은 직경 약 80~150nm의 소포체로 세포가 분비하는 단백질과 핵산 등 다양한 분자 정보를 담아 혈액을 통해 전신을 순환한다. 암 환자에서 분비되는 엑소좀은 종양의 특성과 전신 상태를 반영하며 종양과 다른 장기 사이의 상호작용에도 관여하는 것으로 알려져 있다. 연구진은 대장암 유래 엑소좀 단백질이 혈관신생, mRNA 스플라이싱, TGF-β 신호전달, RNA 번역 등 암의 발생·진행과 관련된 주요 생물학적 경로와 밀접한 연관을 보였다고 설명했다.

도출된 10개 단백질 패널의 진단적 유효성은 효소면역분석법(ELISA)을 이용한 추가 환자 코호트 검증에서 확인됐다. 총 319명을 대상으로 한 검증에서 해당 패널은 90% 이상의 민감도로 대장암을 구별했으며, 수술 후 6주 시점에서 패널에 포함된 단백질들이 70% 이상 감소하는 경향을 보여 진단뿐 아니라 치료 반응과 예후 모니터링 지표로서의 가능성도 시사됐다.

연구를 이끈 김한상 교수(종양내과)는 “혈액 속 엑소좀 단백질을 정밀 분석해 진단적 가치가 높은 후보군을 발굴했다”며 “비침습적 혈액 검사로 대장암을 조기에 선별할 수 있는 가능성을 확인한 만큼 민감도와 특이도를 더욱 향상시키기 위한 후속 융합연구를 지속하겠다”고 말했다. 연구진은 다기관 대규모 검증과 조기 병기 환자에서의 성능 확인, 상용화를 위한 표준화 작업이 필요하다고 덧붙였다.

대장내시경은 높은 정확도를 보이는 표준 선별검사지만 장 정결제 복용 등으로 환자 부담이 커 검사 기피 요인이 존재한다. 이에 혈액 기반 액체생검 기술은 환자 편의성을 높이면서도 조기 진단을 가능하게 하는 대안으로 주목받고 있다. 연구진은 엑소좀 단백질 기반 검사가 향후 대장암 선별검사로 자리잡을 경우 검사 접근성 개선과 조기 발견을 통한 치료 성과 향상에 기여할 것으로 기대하고 있다.

이번 연구는 한국보건산업진흥원 글로벌 의사과학자 양성 사업과 한국연구재단 우수연구-핵심연구 사업의 지원을 받아 수행됐으며, 향후 추가 바이오마커 발굴과 다양한 인구집단·병기에서의 성능 검증, 임상 적용을 위한 규격화 작업이 후속 과제로 제시된다.