(좌측부터) 허윤석 계명대 의용공학과교수(논문 교신저자), 한국기계연구원 박사과정 곽봉섭(논문 공동저자), 계명대 대학원 석사과정 이성한(논문 공동저자). 사진=계명대
- 수력학 기반 혈중 종양 세포 분리용 바이오칩 개발 연구
- 연구 성과 계측 및 계측장비 분야 권위지 ‘Sensors and Actuators B: Chemical’에 실려
[대구=일요신문] 김성영 기자= 계명대 의과대학 의용공학과 허윤석 교수팀과 한국기계연구원 대구융합기술연구센터 곽봉섭 박사팀의 수력학(Hydrodynamic) 기반의 혈중 종양 세포 분리용 바이오칩 개발 연구 결과가 계측 및 계측장비 분야의 세계적 권위지인 ‘Sensors and Actuators B: Chemical (I.F.: 5.401, JCR 상위 10% 이내)’에 실렸다.
혈액 속에 존재하며 체내를 순환하는 극소수의 종양 세포 (CTCs, Circulating Tumor Cells) 검출은 암의 조기 진단 및 맞춤형 치료에 있어 매우 중요한 기술이다. 1c㎥ 부피의 혈액 내 평균 50억 개의 적혈구, 3억 개의 혈소판, 4백만 개의 백혈구의 혈액 세포가 있는 반면, 암환자의 경우 전이암세포는 동일 부피 내에 단지 1-1000개가 함유돼 있다.
따라서, 기존 방식으로는 극미량의 전이암세포를 포집하기 위해 대다수의 혈액 세포를 제거하는 복잡한 전처리 과정이 필요하며, 처리속도가 느린 한계가 있었다. 더욱이 수술을 통해 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. 또 현재까지 보고된 혈액의 최고 처리속도는 140μl/min (분당 마이크로리터) 였으나, 이번 기술을 이용해 250μl/min의 처리속도를 구현할 수 있었으며, 이는 기존 세계 최고수준 대비 1.8배의 처리속도를 가져 혈액 내 세포 분리의 효율성을 극대화 했다.
현재 혈액 내 암세포 검침에 이용하는 혈액량인 7.5ml 기준 30분 이내에 처리가 가능한 수준이다. 연구팀은 이를 통해 암의 조기진단 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.
이번 연구는 계명대학교와 한국기계연구원의 공동 연구의 성과로 곽봉섭 박사(한국기계연구원), 이성한 석사과정 (계명대 의학과 의용공학전공)이 공동 제1저자로, 허윤석 교수(계명대 의용공학과)가 교신 저자로 논문을 게재했다.
계명대는 이번 성과가 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 일이다고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 기초의과학분야 (MRC) 선도연구센터 (비만매개질환연구센터)와 한국연구재단 중견연구 및 과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원 주요사업의 지원을 받아 수행했다.
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