계명대 의용공학과 허윤석 교수팀, 한국기계연구원 곽봉섭 박사팀과 전이암 세포 분리 바이오침 개발

연구 성과 계측 및 계측장비 분야 권위지 `Sensors and Actuators B: Chemical에 실려

계명대 의과대학 의용공학과 허윤석 교수팀과 한국기계연구원 대구융합기술연구센터 곽봉섭 박사팀은 수력학(Hydrodynamic) 기반의 혈중 종양 세포 분리용 바이오칩 개발 연구 결과를 계측 및 계측장비 분야의 세계적 권위지인 “Sensors and Actuators B: Chemical (I.F.: 5.401, JCR 상위 10% 이내)에 실렸다.

▲ 한국기계연구원 곽봉섭

▲ 허윤석 계명대 의용공학과 교수

▲ 계명대 대학원 석사과정 이성한

혈액 속에 존재하며 체내를 순환하는 극소수의 종양 세포 (CTCs, Circulating Tumor Cells) 검출은 암의 조기 진단 및 맞춤형 치료에 있어 매우 중요한 기술이다. 1cm3 부피의 혈액 내 평균 50억 개의 적혈구, 3억 개의 혈소판, 4백만 개의 백혈구의 혈액 세포가 있는 반면 암환자의 경우 전이암세포는 동일 부피 내에 단지 1-1,000개가 함유되어 있다.

따라서, 기존 방식으로는 극미량의 전이암세포를 포집하기 위하여 대다수의 혈액 세포를 제거하는 복잡한 전처리 과정이 필요하며 처리속도가 느린 한계가 있었다.

더욱이 수술을 통하여 암을 제거한 후 전이/재발의 가능성을 검사하는 방법인 혈액 내 암세포 검침법은 미국 식약처를 통과한 단 하나의 모델만 있어 국내에는 아직 도입되지 않고 있다.

이번 연구로 개발된 바이오칩은 전처리 과정이 필요 없이 전혈(Whole blood)을 바로 사용할 수 있으며, 혈구 세포 제거 및 98% 이상의 암세포를 회수할 수 있다.

또한, 현재까지 보고된 혈액의 최고 처리속도는 140μl/min (분당 마이크로리터) 였으나, 본 기술을 이용하여 250μl/min의 처리속도를 구현할 수 있었으며 이는 기존 세계최고수준 대비 1.8배의 처리속도를 가짐으로서 혈액 내 세포 분리의 효율성을 극대화하였다.

현재 혈액 내 암세포 검침에 이용하는 혈액량인 7.5ml 기준 30분 이내에 처리가 가능한 수준이다.

연구팀은 이를 통해 암의 조기 진단 및 맞춤형 치료를 위한 요소 기술을 확보했다.

또 혈액 내 암세포 검침을 위한 기초기술을 확보해 향후 암의 전이/재발의 가능성을 검사할 수 있는 검사법 시행의 기틀을 마련했다.

본 연구는 계명대학교와 한국기계연구원의 공동 연구의 성과로 곽봉섭 박사(한국기계연구원), 이성한 석사과정 (계명대학교 의학과 의용공학전공)이 공동 제1저자로, 허윤석 교수(계명대학교 의용공학과)가 교신 저자로 논문을 게재하였다.

이 성과는 지역 대학의 불리한 입지를 극복한 학연 간 공동연구의 성공적 모델이 될 수 있으며, 특히 석사과정 학생이 상위 10% 이내의 세계적 권위지에 논문의 제 1저자가 된 것은 다른 학생들의 귀감이 될 만한 매우 고무적인 일이다.

이 연구는 과학기술정보통신부 기초의과학분야 (MRC) 선도연구센터 (비만매개질환연구센터)와 한국연구재단 중견연구 및 과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원 주요사업의 지원을 받아 수행한 연구 결과이다.

자세한 문의는 허윤석 계명대 의용공학과 교수(☏053-580-3735, 010-4079-3258)에게 하면된다.