액체생검 (liquid biopsy) 기술은 조직 검사와 다르게 신체 내부 조직이나 장기에 접근하기 위해 절개를 하지 않는 비침습적 검사 방법입니다.
이러한 비침습적 검사는 샘플을 비교적 쉽게 얻을 수 있어 자주 검사를 시행할 수 있기 때문에 암의 조기 진단이나 모니터링을 가능하게 합니다.
표적 물질로는 단백질도 활용되지만 오늘은 표적 물질로 사용할 수 있는 유전자 돌연변이 바이오 마커에 대해 알아보도록 하겠습니다.
1. 암 진단에 활용되는 분자 진단 기반 액체생검
암은 진행 정도에 따라 환자의 생존율이 크게 달라지는 질병입니다.
조기에 발견할 경우에는 생존율이 높으나 말기의 경우에는 생존율이 크게 감소하게 됩니다.
종양이 어느 정도 진전되기 전에는 조직 검사로는 알기 어려운 경우 액체생검 기술을 활용하여 조기에 진단할 수 있습니다.
심지어는 암의 모양이 알아보기 어려워서 어느 정도 종양이 진전되어도 조직 검사로 알기 어려운 경우가 있지만, 이를 혈액에서 얻은 정보를 통해 액체생검으로 진단되는 경우도 있습니다.
이러한 액체생검이 진단에 활용되기 위해서는 적절한 바이오 마커 발굴이 필수적입니다.
어떠한 핵산이 검출되었을 때 암으로 판명할 수 있는지에 대한 바이오 마커 발굴 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
또한, 핵산을 활용한 액체생검 기술은 혈액 내에 극미량으로 존재하는 핵산을 검출해야 하기 때문에 핵산 증폭 기술과 함께 활용됩니다.
대표적으로 PCR 기술이 활용되며 보다 민감도와 특이도를 개선한 digital PCR 기술이 활용되는 연구도 진행되고 있습니다.
또한, 증폭 성능이 많이 개선되어 널리 활용되는 등온 핵산 증폭 기술들 (RPA, LAMP, RCA, NASBA 등) 그리고 신호를 더욱 증폭하며 특이도를 비약적으로 증가시키는 CRISPR Cas 유전자 가위 기술들이 진단에 활용됩니다.
그렇기 때문에 분자 진단 기반 액체생검을 성공적으로 구현하기 위해서는 효율적인 핵산 증폭 기술과 적절한 바이오 마커 발굴이 요구되며 오늘은 발견된 바이오 마커들에 대해 알아볼 예정입니다.
2. 암 진단을 위한 핵산 바이오 마커
액체생검에 있어 검출하는 표적 핵산으로는 순환 종양 DNA (ctDNA), 순환 종양 RNA (ctRNA), 순환 유리 DNA (cfDNA) 그리고 엑소좀 유래의 다양한 RNA들이 표적이 될 수 있으며 DNA의 메틸화나 유전자 돌연 변이 역시 바이오 마커로 활용되고 있습니다.
유전자 돌연변이를 활용한 현재 다양한 PCR 기반 암 진단 기술들이 승인되어 판매되고 있으며 대표적으로 Roche 회사의 검사가 있습니다.
다양한 암종에 대해 유전자를 선별하여 진단에 활용되고 있습니다. 선별되어 활용되는 유전자들은 점 돌연변이 혹은 삭제 돌연변이가 있는 경우가 많습니다.
먼저 폐암의 바이오 마커가 될 수 있는 EGFR 관련 유전자 변이의 경우 엑손 18의 G719X 돌연변이, 엑손 19 결실, 엑손 20의 T790M, S768I 돌연변이, 엑손 21의 L858R, L861Q 돌연변이 등이 있습니다.
다음으로 대장암, 폐암, 췌장암의 바이오 마커로 활용되는 KRAS 관련 유전자 변이로는 엑손 2의 G12, G13 돌연변이, 엑손 3의 Q61 돌연변이, 엑손 4의 A146 돌연변이가 있습니다.
또한 유방암과 대장암의 바이오 마커로 활용되는 PIK3CA 관련 유전자는 엑손 9의 E542K, E545K 돌연변이가 있으며 엑손 20의 H1047R, L, Y 돌연변이가 있습니다.
그 외에도 BRAF, APC, NRAS 등의 유전자 돌연변이들이 암의 바이오 마커로 연구되고 있습니다.
3. 마치며
분자 진단 기술을 활용한 액체생검 기술은 정확한 암의 바이오 마커를 발굴하는 것이 가장 중요합니다.
임상적으로 의미 있는 바이오 마커를 진단함으로써 암 환자의 조기 진단, 모니터링이 가능하게 되고 이는 환자의 생존율을 획기적으로 향상시킬 수 있습니다.
이에 따라 많은 연구진들이 암 바이오 마커 발굴하는 연구를 활발하게 진행하고 있습니다.
액체생검 기술이 더욱 활발히 연구되면 멀지 않은 미래에는 큰 병원에서만 암 진단을 하는 것이 아니라 등온 핵산 증폭 기술의 현장 진단에 적용의 장점을 살려 자원이 제한된 환경 (보건소나 시골 병원 등)에서도 암 진단을 진행할 수 있을 것으로 생각됩니다.