초록 ▼

□ 연구개요
엑소좀이란 세포에서 분비되는 작은 소포체로 세포 간의 신호전달과정에 중요한 역할을 함. 이때 엑소좀은 세포의 상태를 반영하기 때문에, 암 발생 시 암세포로부터 유래된 엑소좀을 액상생검을 통해 암 진단에 이용한다면 유용할 것으로 보고되고 있음. 하지만 암세포 유래 엑소좀은 샘플(혈액, 소변, 침 등) 내 극소량으로 존재하기 때문에 조기 진단으로의 활용은 아직 극히 제한적임. 따라서, 샘플 내 암세포 엑소좀에 대하여 고감도로 정량하는 기술의 개발은 필수적임. 이를 위해 본 연구실은 지난 연구를 통해 면역분석 기반의 고

□ 연구개요
엑소좀이란 세포에서 분비되는 작은 소포체로 세포 간의 신호전달과정에 중요한 역할을 함. 이때 엑소좀은 세포의 상태를 반영하기 때문에, 암 발생 시 암세포로부터 유래된 엑소좀을 액상생검을 통해 암 진단에 이용한다면 유용할 것으로 보고되고 있음. 하지만 암세포 유래 엑소좀은 샘플(혈액, 소변, 침 등) 내 극소량으로 존재하기 때문에 조기 진단으로의 활용은 아직 극히 제한적임. 따라서, 샘플 내 암세포 엑소좀에 대하여 고감도로 정량하는 기술의 개발은 필수적임. 이를 위해 본 연구실은 지난 연구를 통해 면역분석 기반의 고감도 엑소좀 특성화 및 분석용 Exo-Sensor 기술을 구축하였고, 본 연구에서는 이를 암세포 배양액 샘플에 대해 스크리닝을 적용하여, 암의 조기진단에 대한 가능성을 확보하고자함. 엑소좀 분석 시 암의 조기진단에 대한 적합성 및 가능성을 평가하기 위해서, 대다수의 암에 대한 일반화된 지표를 선정하여 실제 시료와 유사하게 정상 엑소좀 및 암세포 엑소좀이 혼합된 모의시료에 적용하여 연구를 진행함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 조기진단을 위한 마커 조합 parameter 발굴
정상 엑소좀 샘플와 흑색종, 전립선암, 결장암 암세포 유래 엑소좀 샘플 간의 표면 단백질 마커 프로파일링 비교를 통해 조기진단용 마커 조합 parameter를 선정함. 그 결과 암 발생과 관련된 마커인 ‘CD63’과 normalization 마커로서 tumor suppressor 인자인 ‘CD9’가 가장 적합했고, CD63/CD9 expression ratio를 분석지표로 결정함.
2. 혈장 기반의 엑소좀 혼합 모의시료를 이용한 정밀 성능평가 앞서 결정한 분석 지표에 대한 유효성을 확인하고자, 엑소좀 혼합 모의시료에 대하여 Exo-Sensor를 이용하여 정량분석함. 이때, 암 환자의 샘플을 얻기 어렵다는 점을 고려하여, 혈장 기반의 모의시료를 사용하여 샘플 내 carcinoma cancer 엑소좀 함량에 따른 정량분석을 진행함. 그 결과, Exo-Sensor 기술의 ‘민감도’ 평가로, 샘플 내의 carcinoma cancer 엑소좀의 존재에 대해 스크리닝이 가능한 carcinoma cancer 엑소좀 함량 최소 비율은 1%임을 알 수 있었음. 또한, Exo-Sensor 기술의 ‘정밀도’는, carcinoma cancer 엑소좀 함량 기준으로, CV값은 최대 16%까지 높아질 수 있음을 확인함. 이는 기존 목표치였던 CV값 10% 이하에는 못 미치는 수준이지만, 이는 각 센서 개체를 수작업으로 조립함에 따라 변이가 증가한 것으로 판단됨.
3. 다양한 암세포 엑소좀 스크리닝 simulation
암의 조기진단을 위해서는 특정 암에 대한 특이적인 지표가 아닌 다양한 암세포 엑소좀에 대하여 보편적으로 스크리닝 할 수 있어야 하므로, 본 분석지표가 이에 적합한지 확인함. 결정된 분석지표의 보편성을 확인하고자, 앞서 진행한 carcinoma cancer 엑소좀 스크리닝 뿐만 아니라, 암세포 엑소좀 표준물질로서 melanoma로부터 유래한 엑소좀에 대한 분석을 추가로 진행하여, 최소 2종에 대한 결과를 도출함. 그 결과, Exo-Sensor 기술의 ‘민감도’ 평가로, melanoma 엑소좀 스크리닝 또한 melanoma 엑소좀 샘플의 스크리닝이 가능한 샘플 내 melanoma 엑소좀 함량의 최소 비율은 1%임을 확인함. 그리고 Exo-Sensor 기술의 ‘정밀도’를 평가하자면, melanoma 엑소좀 함량 기준으로 볼 때, 최대 16.7%까지 높아질 수 있음을 확인함. 따라서, 최종 목표치인 이종 암세포 엑소좀 간 CV값이 20% 미만에 도달했음을 알 수 있음. 결론적으로, 본 연구에서 제안한 분석모델을 Exo-Sensor 기술로 구현했고 이를 이용하여 엑소좀 샘플에 대해 측정한 CD63/CD9 expression ratio을 이용하면, 샘플 내 암세포 엑소좀의 함량이 최소 1% 포함된 샘플은 암세포의 종류가 달라지더라도 정상인의 엑소좀 샘플과 구분될 수 있기 때문에, 그 농도 범위까지는 암세포 배양액 샘플의 스크리닝이 가능함을 확인함. 따라서, 이를 통해 본 분석시스템의 암 조기진단에 대한 적합성을 검증함.

□ 연구개발결과의 중요성
1. 기술적인 측면의 유용성
본 연구를 통해 개발한 진단 키트 형식의 Exo-Sensor는 현존하는 실험실적 방법(예:ELISA)과 비교하여 분석 시간 단축(15시간 -> 30분) 및 엑소좀 손상 최소화 등 성능을 대폭 향상시켜, 향후 진단분야의 독자적인 기술을 확보하게 됨. 이는 갈수록 치열해지는 자국의 이익 확보를 위한 경쟁시대 속에 서 신기술 영역을 선점하고 이 분야에서 기술 수준을한 단계 증가시킴.
2. 융합기술을 통한 응용성
확보되는 융합기술을 활용하여 암 진단(유방암, 대장암 등) 제품 추가개발을 통한 비즈니스 모델 다변화 추진과 스마트 진단시스템 기능 강화를 통한 후속모델 개발, 지속적 연구개발을 통한 기능 업그레이드, 누적되는 DB를 활용 한 개인 맞춤형 건강증진 서비스 다변화 등으로의 발전을 통해 스마트 의료산업발전을 도모함.
3. 경제적/상업적 측면의 유용성
본 과제에서 제안한 기술이 실용화가 된다면, 비침습적 암의 조기진단이 가능해짐에 따라, 일반병원에서도 시행 가능할 정도로 액상생검을 통한 질환(암 질환 등) 진단의 접근성 향상될 수 있음. 따라서 환자들의 암 검진에 대한 두려움이 해소되고, 조기 검진 및 치료를 통한 개개인의 건강한 삶 유지할 수 있음. 뿐만 아니라, 수입 제품에 비해 가 격 경쟁력을 갖춘 제품을 국내에 보급하고 기존보다 품질적으로 우수한 제품을 공급함으로써 국내 시장의 70%이상 을 점유하고 있는 외국제품의 수입대체 효과와 보다 정확한 암 조기 진단에 따른 국가 의료비 절감효과가 있음. 이러한 이유들을 통해 환자들의 경제활동 참여 증대로 국가 경쟁력이 강화됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 본 연구개발의 필요성 ... 4
• 1-2. 연구가설 ... 4
• 1-3. 연구목표 ... 5
• 1-4. 연구범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 2-1. 조기진단을 위한 마커 조합 parameter 발굴 ... 7
• 2-2. 혈장 기반의 엑소좀 혼합 모의시료를 이용한 정밀 성능평가 ... 9
• 2-3. 다양한 암세포 엑소좀 스크리닝 simulation ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• 3-1. 기술적인 측면의 유용성 ... 12
• 3-2. 융합기술을 통한 응용성 ... 12
• 3-3. 경제적/상업적 측면의 유용성 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 15
• 대표적 연구실적 ... 17
• 끝페이지 ... 20