한국재료연구원(KIMS)은 바이오·헬스재료연구본부 정호상 박사 연구팀이 혈액 내에 존재하는 아주 적은 양의 암세포 DNA를 고감도로 검출해 암 조기진단이 가능한 광학 기반 바이오센서를 개발했다고 13일 밝혔다.

이 센서는 일반적인 액체생검보다 민감도와 특이도가 높다. 복잡한 검사 없이 빛의 신호와 인공지능(AI) 분석만으로 암 조기진단이 가능하다.

암세포가 발생하면 혈액 속 유전자(DNA) 겉에 작은 화학적 변화가 생긴다. 이를 메틸화(Methylation) 정도가 변화한다고 표현한다.

초기 암 단계에서 메틸화된 DNA의 농도는 매우 낮아 기존 바이오센서를 사용해 고감도로 검출하기 어렵다. 이를 극복하기 위해 연구팀은 메틸화된 DNA를 별도의 분석 과정 없이 고감도의 광학 신호와 AI 분석으로 검출하는 센서 소재 기술을 개발했다.

연구팀은 고감도 광학 신호와 AI 분석법을 플라즈모닉 소재에 접목했다. 이 소재는 빛에 반응해 DNA 분자의 광학 신호를 1억배 이상 증폭시킬 수 있어 적은 양의 DNA도 검출할 수 있다.  

연구팀은 개발한 바이오센서를 대장암 환자 60명에게 적용해 분석한 결과 암 유무를 99%의 정확도로 진단했다. 암의 진행 단계도 1~4기를 정확하게 구분했다.

이 분석 과정에서 필요한 혈액량은 100uL(마이크로리터)로 매우 적다. 20분 안에 진단을 끝낼 수 있을 정도로 간단하고 신속하다.

KIMS 측은 "기존에 사용되던 장비 대비 분석 시간과 비용도 절감할 수 있다"며 "병원과 건강검진센터, 자가진단 키트나 이동형 진단 장비에 적용 가능하다"고 했다.