제  목 :   액체생검

>>2017.01.10  액체생체검사① 암 조직검사 시장 바꿀까

혈액으로 암을 진단 할 수 있게 될 것이라는 전망이 나왔다. 이제까지는 암 조직을 직접 떼어내는 조직 생체검사로 암을 진단했다. 몸에 상처를 내야하는 조직 검사와 달리 액체 생체검사는 혈액 등의 체액으로 암을 진단하면서 정확도가 더 높다. 따라서 액체 생체검사가 상용화된다면 암 진단 시장에는 많은 변화가 있을 것으로 보인다. 

==조직 생검보다 정확한 액체 생검

액체 생체검사(liquid biopsy, 이하 생검)는 기존에 있던 조직 생체검사(이하 생검) 의 대안으로 주목받고 있는 진단법이다. 

조직 생검은 내시경이나 바늘 등의 도구로 사람의 몸에 상처를 낼 수 있는 '침습' 방법이다. 반면 액체 생검은 혈액 등의 체액만으로 검사를 하는 '비침습' 방법으로 신체 부위별로 혈류 속에 돌아다니는 종양 세포 등을 분석해 진단한다.

또 조직 생검은 종양 조직 간 또는 종양 조직 내 생물학적 특성이 다르게 나타날 수 있어 정보의 정확도가 충분하지 않다는 한계가 있었다. 하지만 액체 생검의 경우 대부분 유전자 지표를 사용하기 때문에 '위양성' 판정 가능성이 낮은 것이 장점이다. 위양성이란 원래 음성인 결과가 양성으로 잘못 판정되는 것을 말한다. 즉 액체 생검이 조직 생검에 비해 암 진단 결과의 정확도를 더 높여준다는 뜻이다. 

액체 생검이 주목받는 또 하나의 이유는 최근 의료 시장에서 조기 진단이나 예방으로 흐름이 변하고 있기 때문이다. 암세포는 지속적으로 증식하고 돌연변이도 자주 발생해 치료제 개발이 쉽지 않다. 치료제 가격이 높아 치료에 어려움을 겪기도 한다. 암 조기 진단은 치료 비용을 낮추고 치료 성공률을 높이는 효율적인 방법으로 꼽힌다. 액체 생검은 암 진단의 정확도를 높여주기 때문에 조기에 암을 발견하는데 도움이 될 것이다. 

다만 액체 생검은 효과를 확인할 임상 연구 결과가 부족하고, 검사 정확도에 대한 연구가 선행되지 않아 현재는 제한적인 상황에서만 사용하고 있다. 최근에서야 다양한 연구 결과가 나오면서 미국을 중심으로 액체 생검 상용화 움직임을 보이고 있다. 

액체 생검은 크게 산전 진단, 장기이식, 암 진단으로 구분된다. 이 세 가지를 모두 합한 시장은 2015년 16억달러(약 1조 9000억원)에서 2020년 45억달러(약 5조 3752억원)로 연평균 22.3% 성장할 전망이다. 그 중에서도 암 진단 시장은 2015년 4억달러(약 4800억원)에서 2020년 19억달러(약 2조 2700억원)로 연평균 36.2% 성장할 것으로 예상된다.

본격적으로 액체 생검이 상용화 되기까지는 시간이 걸리겠지만, 향후 암 진단 시장의 패러다임을 바꿀 수 있을지 관심이 모아지고 있다. 

>>2017.01.10  액체생체검사② 연구 '다양화'...상용화될까

최근 유전체 분석기술이 발전하면서 액체 생체검사(이하 생검)의 실용화도 앞당겨지고 있다. 특히 다양한 연구 결과가 나오기 시작하면서 추후 상용화가 가능할 것으로 기대를 모으고 있다. 액체 생검은 조직 생검과 다르게 혈액과 같은 체액으로 암을 진단하면서 정확도도 더 높은 진단법을 말한다.

=='체액으로 암 진단' 다양한 연구 나와

최근 여러 나라에서 나오는 액체 생검에 관한 연구는 실용화 가능성을 높여준다. 

지난해 2월 미국 캘리포니아대학교 로스앤젤레스캠퍼스(UCLA)는 타액 속의 폐암 바이오마커로 10분만에 암을 진단할 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 바이오마커는 단백질이나 DNA(deoxyribonucleic acid), RNA(ribo nucleic acid)와 같은 대사 물질을 활용해 몸 안의 변화를 알아낼 수 있는 지표를 말한다. 향후 타액만으로도 암을 진단할 수 있다는 가능성을 보여준 셈이다. 

2015년에는 영국, 스웨덴, 일본 등에서 다양한 연구 결과를 내놓기도 했다. 영국 캠브리지 대학교는 환자의 종양세포에서 떨어져 혈액 속을 돌아다니고 있는 작은 DNA 파편과 종양에서 직접 떼어낸 종양 조직 DNA를 비교 분석했다. 그 결과 암 진행이나 치료 과정에서 나타나는 유전자 변화 패턴이 일치한다는 것을 확인했다. 즉, 몸 안에 있는 종양이 어떻게 변화하고 있는지를 액체 생검으로 검사하면 실시간으로 정확하게 추적할 수 있다는 주장이다. 

스웨덴 우메아대 연구 결과에 따르면 혈액에서 채취한 혈소판의 분자 구조를 분석해 암을 진단할 수도 있다. 암 환자와 건강한 사람의 혈액 샘플로 연구를 진행한 결과 암 환자인지 아닌지를 96% 정확도로 구분했다. 또 1차 종양 발생 부위 추적으로 어떤 암에 걸렸는지 파악하는 것도 71% 정확도를 보였다. 

마지막으로 일본은 혈액이나 위액 한 방울로 진행되지 않은 암의 조기 진단이 가능하다는 연구 결과를 발표했다. 암 연구회는 혈액 한 방울이면 폐암과 위암을 진단할 수 있다고 밝혔다. 성모마리안나 의대는 위액 한 방울로 위암을 조기 진단할 수 있다고 발표했다.

국내에서도 연구가 진행되고 있다. 유전자 진단제품 전문업체인 파나진은 혈액 기반 암 진단기술인 PNAClamp와 PANAMutyper 기술을 개발했다. 암 조직세포에서 유전자 돌연변이 발생 여부를 검사하는 것으로 혈액 내에 소량으로 존재하는 DNA를 효과적으로 검출할 수 있다. 그 외에 서울대, 연세대병원 등에서 암 조기진단을 위한 액체 생검 연구 및 기술개발 과제가 추진 중이다. 

==액체 생검 시장, 주목할만한 기업은

글로벌 기업 중에서는 로슈(Roche), 퀴아젠(Qiagen), 그레일(Grail), 지노믹헬스(genomic Health), 신베니오(Cynvenio), 바이오셉트(Biocept), 트로바진(Trovagene) 등이 액체 생검 기술 개발에 집중하고 있다. 

로슈는 지난해 6월 액체 생검 키트로는 최초로 미국 식품의약국(FDA) 승인을 받았다. 로슈의 'Cobas EGFR Mutation v2'는 비소세포성폐암의 유전자 변이를 파악해 타세바(Tarceva, 항암치료제)의 약물치료 근거가 되는 동반진단 키트다.

퀴아젠은 분자진단 업체로 엑소좀(Exosome, 정교한 RNA 및 단백질 운반물질이 들어있는 아주 작은 크기의 소포)으로부터 RNA(Ribo Nucleic Acid)를 정제하는 키트를 개발했다. 이에 여러 제약 업체들이 암 진단 기술을 도입하기 위해 퀴아젠과 제휴 및 기술 거래에 관심을 보이고 있다. 

그레일은 유전체 염기서열 분석기업인 일루미나의 신생 계열사다. 종양세포가 파열돼 혈류로 방출된 유전자(cfDNA) 검출을 위한 기술을 이용하고 DNA 분석 비용을 낮추는 연구를 진행하고 있다. cfDNA는 양이 매우 작아 고성능 유전자분석기가 있어야 하는데 일루미나가 개발한 유전자 분석기를 활용할 방침이다. 마이크로소프트와 아마존 등이 투자에 참여할 계획으로 약 1억달러(약 1200억원) 자금을 조달했다. 오는 2019년까지 일반인들이 혈액검사를 받을 수 있도록 해 DNA 분석 비용을 약 500달러(약 60만원)까지 낮추는 것을 목표로 하고 있다. 

지노믹헬스는 유방암 관련 유전체 검사 기기인 'OnctypeDx'가 대표 상품이다. 이 기기로 여성호르몬수용체가 양성인 환자 중 화학항암요법이 필요 없는 약 50% 환자를 선별해 냈다. 이 방법을 통해 미국에서는 연간 6만여명이 1억달러(약 1200억원) 수준의 화학항암제 기반 치료비를 줄일 수 있었던 것으로 알려졌다. 

신베니오는 혈액 내 떠다니는 종양 세포를 분석하고 진단하는 기술을 보유한 회사다. 'NK뷰키트'를 판매하는 국내 기업인 에이티젠과 협력하고 있다. 

바이오셉트는 2014년에 상장한 업체로 최근 상피세포수용인자(EGFR) 돌연변이를 분석해 비소세포성폐암을 진단하는 기기를 상품화 했다. 

트로바진은 액체 생체검사 테스트 개발에 주력하는 회사다. 소변 기반 진단법으로 치료제 처리 시간에 따른 돌연변이 반응을 추정할 수 있는 초단 DNA 염기서열 분석법을 개발했다.

▲ 일루미나, 지노믹헬스, 마크로젠 기업 가치/ 출처=교보증권

국내 기업 중에서는 마크로젠, 씨젠, 파나진이 개발을 주도하고 있다. 

마크로젠은 유전자 정보를 빠르게 읽어내는 차세대염기서열분석(NGS) 기반 진단기술을 보유한 기업이다. 지난해 NGS 장비를 의료기기로 활용할 수 있는 여러 규제가 완화되면서 수혜가 예상된다. 실리콘바이오시스템즈와 Genomic cancer assay 공동개발을 진행하고 있다. 

씨젠은 분자진단 시약 제조 업체다. 최근 세계 분자진단기기 시장 2위 업체인 홀로직과 재조작개발생산(ODM) 계약을 체결하기도 했다. 암 관련 마커 기반 진단 제품 포트폴리오를 구축할 예정이다.

파나진은 유전자진단 업체로 올해 1분기 EGFR 키트 품목 허가 완료가 예정 돼 있다. 앞서 언급한 것처럼 혈액을 기반으로 암을 진단하는 기술들을 개발한 업체다. 

>>2017-03-16 암을 진단하는 새로운 패러다임 '액체생검(Liquid biopsy)' 

[액체생검 시대의 도래①]조직생검 대체 혁신기술로 상용화 눈앞..국내외 바이오텍 개발 잇따라 

암의 발생률이 증가하고 맞춤의료, 정밀의료의 개념이 확립되면서 항암제 뿐만 아니라 암을 진단하고 치료 예후를 모니터링하는 진단 시장도 급속도로 성장하고 있다. 그 중에서도 체액을 통해 암을 탐지하는 액체생검(Liquid biopsy)이 주목받고 있다.

2015년 MIT가 선정한 ‘혁신기술(Breackthrough technologies)’ 중 하나인 액체생검은 기존의 진단방법으로 사용되는 CT, MRI와 같은 영상학적 기법과 침습적인 방식으로 종양 조직을 채취 해야하는 조직생검이 가지는 단점을 보완할 신기술로 각광받고 있으며, 국내외 많은 바이오·제약기업들이 개발을 서두르고 있다.

미국에서는 2016년 6월 기준으로 총 9개의 회사가 액체생검을 통한 진단 키트 및 서비스를 제공하고 있고, 그 중 로슈분자시스템(Roche Molecular Systems)에서 개발한 ‘Cobas EGFR Mutation test V2’는 지난해 FDA 승인을 받았다.

◇ 체액 내 다양한 바이오마커를 이용하는 암 진단

그동안 암 진단을 위해 사용된 조직생검(Tissue biopsy)은 몇 가지 단점이 존재한다. 첫번째로 종양 조직은 비균질성을 나타내 한 개의 종양 덩어리 안에서도 다른 분자적 특성을 가질 수 있다. 따라서 생검의 적용위치에 따라서 다른 결과물이 도출될 수 있는 것이다.

두번째로 조직생검은 매우 침습적인 의료행위로서 환자의 상태나 종양의 위치적 접근성에 따라 적용이 불가능할 수 있고, 통증과 같은 일차적 위험요인 이외에도 생검 이후에 출혈이나 감염 등 이차적인 위험요인에 노출된다.

세번째로 위에서 언급한 위험을 감수하고 적용함에도 불구하고 얻을 수 있는 샘플의 양이 적고 주기적인 시행이 불가능해 암세포의 변화나 질병의 진행·회복 과정을 실시간으로 측정할 수 없다.

이러한 조직생검의 단점을 보완하기 위한 방법으로 주목받은 것이 바로 액체생검이다. 액체생검은 혈액을 비롯한 뇌척수액, 침, 소변 등의 체액에 존재하는 종양세포 혹은 유전자를 검출함으로써 암을 진단할 수 있다. 조직에 비해 채취가 간단한 체액으로 검사하기 때문에 최소한의 침습으로 손쉽게 시행할 수 있어 실시간으로 전이 혹은 치료반응을 모니터링할 수 있다. 또한 검출 및 분석장비의 발달로 아주 작은 크기의 종양일 때도 발견함으로써 질병의 조기 진단이 가능하다. 게다가 기존 진단방법에 비해 비용이 적게 들고 결과 도출 시간이 짧은 점 등의 장점이 존재한다.

▲체액 내 존재하는 바이오마커

암 종양은 세포형태 혹은 세포의 구조물을 분비하고 그렇게 배출된 물질들은 체액의 경로를 타고 체내 곳곳으로 이동한다. 체액에 존재하는 바이오 마커는 그 형태에 따라 순환종양세포(Circulating tumor cell; CTC)와 순환종양핵산(Circulating tumor Nucleic acid; ctNA), 엑소좀(Exosome)으로 구분할 수 있다.

순환종양세포(CTC)는 종양에서 분리된 온전한 형태의 세포로 유방암, 고환암, 폐암 등과 같은 고형암 환자의 혈액에서 검출이 가능하다. 체액 내에 존재하는 순환종양세포의 수는 종양의 공격성과 성장을 예측할 수 있는 지표로 사용되는데 그 수가 많을수록 암의 예후가 좋지 못한 것으로 알려졌다. 평균 혈액 1ml당 1~3개로 소량 존재하는 순환종양세포를 지표로 사용하기 위해서는 플라즈마 속 암줄기세포(cancer stem cell)를 추출, 배양하는 절차를 거쳐야 하... 

>>2017-03-22 도래할 액체생검 전성시대, 선점나선 해외 기업들

[액체생검 시대의 도래②]‘FDA 최초승인’ 로슈, ‘임상결과 발표’ 지노믹헬스·바이오셉트·트로바진

미국 염기서열분석 장비 대표기업인 일루미나에서 스핀오프(Spin off)한 그레일(Grail)은 이달 초 9억달러(1조 100억원)를 투자받아 업계를 놀라게 했다. 차세대 염기서열 분석 기술(NGS, Next generation sequencing)을 이용해 암을 조기진단하는 액체생검 시장 진출 계획에 투자자들이 과감히 배팅했다.

암 진단에 주로 사용된 조직생검과 영상학적 진단기법이 가진 단점을 보완하는 액체생검이 각광받게 되면서 많은 기업들이 시장을 선점하기 위해 진단제품 개발에 박차를 가하고 있다. 그레일은 시작단계지만 로슈, 지노믹헬스, 바이오셉트, 트로바진 등은 이미 허가를 받았거나 기술이 완성단계에 이르렀다.

▲각 기업의 액체생검 진단기술 비교.

◇로슈(Roche)의 ‘Cobas EGFR Mutation Test v2’

지난해 6월, 로슈분자시스템(Roche molecular system)이 개발한 ‘Cobas EGFR Mutation test v2(Cobas)’가 비소세포폐암 치료제인 타세바(Tarceva)의 동반진단기기로 FDA 승인을 받았다. 이는 액체생검 기반의 진단으로는 최초의 승인이다.

유전자변이의 형태는 여러가지가 존재한다. 유전자를 구성하는 4개의 염기인 아데닌(Adenin), 티민(Thymine), 구아닌(Guanine), 사이토신(Cytosine)의 배열순서가 치환되면서 나타나는 치환변이와 일부의 유전자 결실 혹은 삽입으로 인해 발생하는 변이 등이 있다.

Cobas는 EGFR 유전자 Exon18의 G719X 치환 변이, Exon19의 결실 변이, Exon20의 T790M, S768I의 치환 혹인 삽입변이, Exon21의 L858R, L861Q의 치환변이 등을 포함한 총 42개의 변이를 검출할 수 있다. 각 돌연변이 표현형에 맞게 디자인된 프라이머(primer)를 이용한 실시간 중합효소 연쇄반응(Real-time PCR)을 통해 표적 유전물질을 증폭, 검출한다.

▲로슈(Roche)의 Cobas EGFR mutation test v2.

로슈분자시스템은 이미 FDA로부터 조직생검을 통해 채취한 종양조직에서 얻은 유전자 샘플에서 변이를 확인하는 EGFR mutation kit를 승인을 받은 상태였다. 따라서 액체생검 기반의 Cobas 진단키트가 기존의 진단기기와 동일한 결과를 도출하는지 확인하기 위해 다중심 임상연구를 디자인하고 비소세포폐암 환자들 대상의 임상3상을 진행했다.

그 결과, 조직 샘플에서 발견된 Exon19의 결실과 L858R의 변이 등이 플라즈마를 이용한 진단에서도 모두 검출됐다. 조직에서 양성으로 판명이 난 경우, 76.7%의 일치율로 플라즈마 샘플에서도 양성이 나타났으며, 조직에서 음성인 경우에는 무려 98.2%의 검사 일치율을 보였다. FDA는 이 임상결과를 토대로 Cobas EGFR Mutation test v2를 체액 샘플을 이용한 동반진단기기로 최초 승인했다.

회사 측은 FDA 허가 당시 "질병이 진행된 환자들 가운데 조직으로부터 변이된 유전자 정보를 얻지 못한 경우, 정확한 치료제 선택에 어려움이 있었는데 Cobas의 FDA 승인으로 인해 환자에게 더 나은 기회를 제공하는 근거가 되는 분자적 시험과 관련된 장벽을 완화할 수 있게 됐다"고 소개했다.

◇ 지노믹헬스(Genomic health)의 ‘Oncotype SEQ Liquid Select’

▲지노믹헬스(Genomic health)의 Oncotype SEQ.

지노믹헬스는 지난해 덴마크에서 열린 2016 ESMO에서 자사가 개발한 액체생검 기반의 돌연변이 검출 패널 'Oncotype SEQ Liquid biopsy'의 유효성을 확인한 실험 결과를 처음 발표했다.

Oncotype SEQ는 NGS를 이용해서 환자의 혈액 속에 존재하는 순환종양DNA를 검출, 분석하는 것으로 악성종양의 변화와 치료에 관한 반응, 내성과 관련된 4가지 형태의 유전자 변이를 확인할 수 있다.

17개의 선별된 유전자로 구성된 Oncotype SEQ는 4기의 고형암 환자의 치료에 직접적으로 사용가능한 임상-실용적인 결과를 도출하도록 디자인 됐으며, 유효성 실험 역시 NCCN의 가이드라인에 포함되거나 FDA 승인을 받은 치료제에 대한 감수성 또는 내성과 관련된 유전적 마커 확인에 초점을 맞춰 진행했다.

진단의 유효성을 확인하는 실험에서 Oncotype SEQ는 샘플당 99%의 특이성을 보였으며 민감도 역시 95%의 결과를 나타냈다. 또한 혈액 속에 존재하는 전체 DNA(cell free DNA)의 0.19~0.56%로 존재하는 종양유전자를 검출할 수 있었다. 같은 샘플을 사용해서 여러번 실험함으로써 재현성을 확인한 결과에서도 95%의 재현율을 보였다.

당시 지노믹헬스 측은 Oncotype SEQ에 대한 근거가 되는 추가 데이터를 축적하기 위해 미국과 아시아, 유럽 등지의 25곳에서 국제적, 다중심 임상연구를 진행할 계획이라고 밝혔다.

◇바이오셉트(biocept)의 ‘Target Selector assay’

바이오셉트는 2014년 상장한 기업으로 액체생검 기술 개발에 주력하고 있다. 이들이 개발한 ‘Target Selector assay’는 액체생검에서 바이오 마커로 사용되는 순환종양세포(circulating tumor cell; CTC)와 순환종양DNA(circulating tumor DNA; ctDNA) 두 종류의 분석이 가능한 ‘듀얼 플랫폼’ 기술이며 이를 통해 임상에서 유용한 암 바이오마커 활용에 초점을 맞춰 개발 및 실험을 진행하고 있다.

바이오셉트 역시 2016 ESMO에서 비소세포폐암 환자 대상으로 진행한 자사의 액체생검 기술 유효성을 확인한 임상시험 결과를 발표했다. 신규 확진 환자와 EGFR TKI (Tyrosine kinase inhibitor) 치료제 내성 환자로 구성된 60명의 비소세포폐암 환자를 대상으로 EGFR의 변이를 검출하기 위해 체액을 이용한 유전형질분석을 시행했다.

▲바이오셉트(Biocept)의 Tatget Selector 성능. (출처: 2016 ESMO poster 'Clinical evalluation of the utility of a liquid biopsy to determine the mutational profile in advanced NSCLC patients')

조직샘플을 이용한 검사 결과와 비교했을 때 EGFR, KRAS, ALK의 변이에 관해 90% 가량의 일치율을 보인다는 것을 확인했으며 EGFR 변이가 일어난 환자 중 28%가 KRAS 변이를 동시에 나타냈고 KRAS 변이 양성 환자 중 75%에서 BRAF 변이가 관찰됐다고 설명했다. 또한 다중변이가 일어난 환자의 40%가 조직생검을 통해서 발견하지 못한 1개 이상의 추가 변이를 발견했다.

바이오셉트는 이러한 결과를 바탕으로 자사의 Target Selector assay가 EGFR, KRAS, BRAF 변이를 빠르게 검출할 수 있으며 조직 샘플을 이용한 유전형질분석보다 더 높은 민감도를 가진다고 밝혔다. 회사 측은 ‘Target Selector assay’가 TKI 치료제를 사용하는 환자들의 치료효과와 내성에 대한 지속적인 모니터링 용도로 사용될 가능성에 대해 높은 기대를 보이고 있다.

◇트로바진(Trovagene)의 ‘Trovera urine-blood based liquid biopsy’

트로바진은 소변과 혈액에 존재하는 순환종양DNA를 사용해서 EGFR, KRAS, BRAF 등의 유전자 변이와 치료 또는 치료과정, 치료 후에 암의 변화를 모니터링할 수 있는 정밀 암 모니터링 플랫폼 기술 (Precision Cancer Monitoring)인 “Trovera urine and blood based liquid biopsy(Trovera)”를 구축했다.

이들은 EGFR 유전자의 변화 가운데서도 T790M 변이에 주목했다. 아파티닙(afatinib), 제피티닙(gefitinib)과 같은 EGFR-TKI 치료제를 적용한 이후 약제 내성(Drug resistance)이 발생한 비소세포폐암 환자 중 60%에서 T790M 변이가 발견된다는 사실이 밝혀졌기 때문이다. 2015년 11월 FDA는 오시머티닙(osimertinib)을 T790M 변이가 발생해 치료제 내성이 생긴 환자들에게 적용하는 것을 허가했으며 이외에도 많은 후보약물이 준비되고 있다.

트로바진은 Trovera 기술을 적용해 폐암환자의 혈액과 소변에서 EGFR T790M 변이를 검출하고 그 결과가 조직생검을 통해 얻은 샘플의 결과와 일치하는지 확인하는 임상시험을 진행했다. 이 임상연구결과는 암 연구분야의 유명 국제 학술지에 게재됐으며 지난해 열린 ‘2016 ASCO’에서 발표하기도 했다.

▲트로바진(Trovagene)의 Trovera 성능.(출처: A highly sensitive and quantitative test platform for detection of NSCLC EGFR mutations in urine and plasma, Journal of Thoracic Oncology)

임상시험 대상자는 총 63명이었고, 그 중 60명이 조직생검을 통해 EGFR 변이 검출 검사를 받았다. 조직 샘플을 통한 검사 결과, T790M 변이의 경우 72%, L858R 변이 75%, Exon19의 결실은 67%의 검출율을 나타냈다.

반면 90~100ml의 소변에서 ‘Trovera’기술을 이용해 EGFR 변이 검출 검사를 진행한 결과, 93%의 T790M 변이를 검출했으며, L858R 변이와 Exon19 결실 역시 80%이상의 변이를 발견했다. 또한 혈액의 경우, T790M 변이는 93%, L858R 변이는 100% 변이 발생 환자를 감지했다.

트로바진은 이 연구를 토대로 ‘Trovera’ 플랫폼 기술이 소변과 혈액에서 종양으로부터 유래된 순환종양DNA를 검출하는데 뛰어난 민감도와 정확성을 가진다는 것을 확인했다고 밝혔다. 트로바진의 CSO로 재직 중인 마크 얼랜더(Mark Erlander)는 당시 보도자료에서 “Trovera는 소변과 혈액샘플 모두에서 변이를 알아낼 수 있는 유일한 액체생검 테스트"라면서 "비침습적인 방법으로 환자와 헬스케어 제공자에게 암 또는 정밀의료에 대한 정보를 제공하겠다"고 강조했다.조정민 기자 joungmin.cho@bios.co.kr

>>2017-03-24 "액체생검 우리가 주도" 국내 바이오텍 '5사 5색' 전략

[액체생검 시대의 도래③]파나진·압타머사이언스·지노믹트리·글라이칸·테라젠이텍스

오는 4월 1일 미국의 수도 워싱턴 D.C에서는 미국암학회(AACR)가 개막한다. 세계 최대 규모, 최고 수준인 이번 암 학회의 핵심 키워드라고 하면 면역항암제(Immuno-Oncology)와 액체생검(Liquid Biopsy)을 꼽을 수 있다. 특히 액체생검은 관련 발표만 찾아봐도 수십 개에 이를 만큼 학계와 시장 관심이 뜨겁다.

액체생검은 신체 내에 체액을 타고 골고루 퍼져 존재하는 바이오마커 유전자를 분석해 질병의 발생과 전이에 대해 상세한 관찰이 가능하고 의료진과 환자들에게 의사결정에 중요한 단서를 제공한다. 기존에 사용된 분자생물학적 기법의 진단기술과 더불어 유전체 분석기술이 빠르게 발전하고 가격까지 낮아짐에 따라 액체생검의 상용화는 더욱 가속화될 전망이다.

특히 국내의 많은 기업들도 액체생검을 통한 조기진단 및 동반진단을 개발하고 있다. 핵심기술만 살펴보더라도 해외 기업에 결코 뒤지지 않는다는 평가다. 바이오스펙테이터는 이르면 올해 액체생검 기술 상용화가 가능한 국내 5개 기업을 소개한다.

◇파나진의 ‘PANA MutyperTM R EGFR kit’

파나진은 지난 2월 식품의약품안전처로부터 혈액을 통해 암을 진단하는 ‘파나뮤타이퍼 EGFR 키트’에 대한 의료기기 품목허가를 획득했다. 혈액 내 소량 존재하는 순환종양 DNA를 증폭하는 과정을 거쳐 검출함으로써 EGFR 유전자의 돌연변이를 확인할 수 있는 이 키트는 폐암환자의 진단 및 치료 경과 모니터링이 가능하다.

파나진은 국내에서 PNA를 연구하는 대표적인 기업으로 이들이 보유하고 있는 고순도의 PNA 대량 제조 특허기술은 원개발자들에게도 그 성능을 인정받았다. DNA, RNA가 가진 음전하의 당-인산 뼈대를 중성의 펩타이드로 치환한 PNA는 DNA, RNA와 강한 결합력을 가짐과 동시에 체내의 효소 등에 대해서도 높은 안정성을 가진다.

회사 측은 PNA의 이러한 특성을 이용해 혈액 내 존재하는 순환종양DNA의 돌연변이를 고민감도로 검출할 수 있는 파나뮤타이퍼 기술을 개발하고 폐암을 첫 적용증으로 선정했다. 파나진은 총 269명을 대상으로 유효성을 검증하는 임상시험을 진행했으며 2016 세계폐암학회에서 그 결과를 발표했다.

▲파나뮤타이퍼 EGFR 키트의 민감도 측정 결과 혈중농도 0.1%(LOD)까지 검출 능할 것을 확인. (파나진 제공)

종양조직에서 추출한 DNA를 이용한 결과와 파나뮤타이퍼 EGFR 키트의 검출 결과가 일치하는 것을 확인했으며 혈액 내 순환종양DNA를 분석해 EGFR 유전자의 Exon 18, 19, 20, 21 에서 발생한 총 47개의 돌연변이 여부와 내용을 확인하는데 성공했다. 또한 검출 민감도를 파악하기 위해 EGFR 돌연변이 염기서열의 농도를 점차적으로 희석 적용한 샘플을 이용해 실험한 결과, 정상 유전자 대비 0.1%~0.01% 농도로 존재하는 변이 염기서열을 검출하는 것이 가능했다.

파나진 관계자는 “파나뮤타이퍼 EGFR 키트가 폐암 환자의 맞춤 의료 진단과 지속적인 치료 모니터링에 적용될 수 있는 가능성을 확인했다”면서 “다양한 임상적 영역에 사용될 것을 기대한다"고 전했다.

◇압타머사이언스의 ‘7 marker classifier’

압타머사이언스는 폐암을 적응증으로 한국인에게 최적화된 바이오 마커 7개를 발굴하고 이를 이용한 멀티-바이오 마커 진단키트를 개발했다.

압타머는 핵산 혹은 펩타이드로 이뤄진 삼차구조의 분자로 다양한 타깃 물질에 특이적인 결합을 형성할 수 있다. 높은 특이성과 민감도를 가질 뿐 아니라 안정성이 높아 상온에서 보관과 사용이 가능하고 화학적 합성을 통해 만들기 때문에 공정이 쉽고 동일한 품질의 것을 대량으로 생산할 수 있다는 장점을 가진다.

회사 측은 이러한 압타머의 장점을 이용해 비소세포폐암(NSCLC)의 조기 발견 및 진단이 가능한 키트를 개발하고 그 정확도와 민감성을 확인했다. 서울아산병원에서 진행한 대조군과 환자군 포함 총 200여명 규모의 임상시험 결과는 2016년 암 분야 해외 학술지 ‘Clinical lung cancer’에 게재됐다.

▲압타머사이언스의 '7 biomarker classifier' AUC 실험결과.

미국, 유럽 등지에서 사용되는 후보 타깃 단백질들 중 정확도가 높은 EGFR, MMP7, CA6와 같은 7개의 바이오 마커를 잠재적으로 선별하고 분석 패널을 만들었다. 7개의 마커를 이용해 혈액 샘플을 분석하고 진단 결과를 비교한 결과 건강한 사람과 폐암 환자를 선별하는 정확도는 82% 이상을 기록했으며, LDCT를 통해 결절이 관찰된 대상자 가운데 대조군과 폐암 환자군을 선별하는데 있어서는 90%의 정확도를 나타냈다.

또한 폐암의 종양 표지자로 많이 사용되고 있는 Cyfra-21과의 선별 정확도를 비교하는 실험에서 Cyfra-21의 진단 보다 20% 이상 향상된 정확도를 보이는 것을 확인했다. 압타머사이언스는 이러한 탐색임상 결과를 바탕으로 식품의약품안전처 품목허가 신청을 위해 확증임상 데이터 분석을 진행하고 있으며 올해 내 상용화를 기대하고 있다.

◇지노믹트리의 ‘EarlyTect Cancer’

지노믹트리는 혈액, 소변 등 체액에 존재하는 바이오마커 유전자의 메틸화(Methylation) 여부를 판독함으로써 암을 조기에 발견할 수 있는 ‘EarlyTect Cancer’를 대장암, 방광암, 폐암 등 다양한 적응증에 맞춰 개발하고 있다.

유전자의 발현 조절 기전을 연구하는 후성유전학을 기반으로 하는 지노믹트리는 그 중에서도 DNA 구성 염기인 사이토신(Cytosine)에 메틸기(-CH3)가 부착돼 발생하는 메틸화에 초점을 맞췄다. 메틸화가 발생한 유전자는 발현과 기능이 억제되기 때문에 ‘유전자 스위치를 끈다(Switch off)’라 비유되기도 한다. 정상세포의 종양억제 유전자가 메틸화로 인해 억제되면 결과적으로 암이 발생된다.

지노믹트리는 대장암 발생과 밀접한 관련이 있는 신데칸-2(Syndecan-2) 유전자의 메틸화 여부를 혈액을 이용해 측정함으로써 대장암을 조기에 진단할 수 있는 ‘EarlyTect Colon Cancer’를 개발했고 1~4기의 대장암 환자 131명과 정상인 125명을 대상으로 임상시험을 진행했다.

▲대장암의 메틸화 바이오마커 '신데칸2'를 이용한 검출 민감도 실험. (출처: 지노믹트리 홈페이지)

그 결과, 대장암 진단에 대해 87%의 민감도(Sensitivity)와 95%의 특이도(Specificity)를 나타냈다. 특히, 1기 환자에 대한 민감도가 92%를 기록해 이를 바탕으로 비침습적인 방법을 통한 대장암 조기 진단으로써 유용성이 높다는 결론을 얻었다. 지노믹트리는 2014년 혈액을 이용한 대장암 진단키트를 허가받은데 이어 현재 대변을 활용한 진단키트 허가를 위한 임상을 연세대 암센터에서 진행하고 있다.

지노믹트리는 이외에도 폐암 조기진단이 가능한 바이오 마커 ‘PCDHGA12’ 메틸화 유전자에 대한 한, 중, 일 특허를 보유했고 이를 이용한 혈액기반 분자진단 제품을 개발했다. 총 270명을 대상으로 진행한 임상검증연구에서 소세포암(SCLC)에 대해 96%의 민감도를 나타냈다.

또한 방광암 신규 바이오마커를 발굴하고 소변을 기반으로 하는 방광암 조기진단 선별검사인 ‘EarlyTect Bladder Cancer’를 개발해 식약처 임상허가를 받아 확증임상을 진행하고 있다.

◇글라이칸의 ‘당사슬 바이오 마커 분석 진단’

글라이칸은 단백질에 부착된 당사슬의 구조를 분석하는 글라이코믹스(glycomics)를 이용한 혈액분석 위암진단 기술을 보유한 회사이다. 3차원의 단백질 구조를 형성하고 상호작용, 신호전달에 영향을 주는 당사슬은 세포의 역할 수행에 관여하며 또한 세포의 상태에 따라 당사슬의 조합에 변화가 발생한다는 사실이 밝혀졌다. 체내에 암이 발생하면 정상세포와 암세포가 합성하는 당사슬에 차이가 발생하기 때문에 그 차이를 비교 분석하면 유용한 바이오 마커로 사용할 수 있는 것이다.

▲당사슬 분석을 통해 위암환자 샘플에서 발견한 10개의 변형된 당사슬. (글라이칸 제공)

글라이칸은 첨단분석장비인 질량분석기를 통해 정상인의 혈액샘플과 위암환자의 혈액샘플을 분석했을 때, 위암환자에게서 정상인과 차이나는 10가지의 당사슬 조성을 발견했으며 이들의 바이오 마커 가능성을 확인했다. 삼성서울병원에서 진행한 350명 규모의 임상시험에서 해당 당사슬을 생체 지표로 사용했을 때, 위암 환자 선별에 관해 93%의 정확성을 가진다는 결과를 얻었다.

글라이칸 관계자는 “임상시험 결과를 통해 위암 바이오마커가 전무한 상황에서 글라이칸의 진단기술이 뛰어난 정확성을 가진 위암 진단방법이 될 수 있다는 가능성을 보여준다”고 말했다. 또한 “다양한 당사슬 기반 바이오 마커를 발굴함으로써 소화기계 암 뿐만 아니라 난소암, 유방암 등 다양한 암 종을 진단할 수 있도록 확장해 나갈 것”이라고 덧붙였다.

◇테라젠이텍스의 ‘OncoChaser’

유전체 분석기업인 테라젠이텍스는 차세대 염기서열 분석기술(Next Generation Sequencing) 기반의 액체생검 암 진단 제품을 개발하고 있다. 이달초 9억달러의 투자를 유치해 화제가 된 미국의 그레일(Grail) 역시 NGS를 기반으로 한다.

테라젠이텍스는 소량으로 존재하는 순환종양핵산을 PCR기법으로 증폭시킴과 동시에 염기서열 분석을 수천 번 이상 반복하는 딥 시퀀싱(Deep sequencing)을 접목시킨 기술을 개발한 것으로 알려졌다. 암 조기진단을 위해서는 혈액 내 1% 이하의 비율로 존재하는 물질에 대한 딥 시퀀싱의 취약성을 보완하기 위한 것이다.

이미 암환자를 대상으로 CT와 같은 영상학적 방법과 조직생검 검사의 결과와 같은 양상을 보이는지 검증하는 과정을 완료했다.

테라젠이텍스 관계자는 "말기암 환자의 혈액 샘플을 분석했을 때, 95% 이상의 민감도를 나타냈다”며 “민감도와 특이도를 증가시켜 암 환자의 치료 모니터링 용도 뿐만 아니라 건강한 사람의 암 발생 위험도를 미리 검진할 수 있도록 개발하고 있다"고 전했다. 동시에 혈액 이외에도 비침습적인 침, 소변 등으로 암 진단이 가능토록 할 계획이다. 조정민 기자 joungmin.cho@bios.co.kr

---===액체생검기업중 진단메카니즘의 탁월성 판단기준으로서 우선 먼저 눈여겨 봐야 하는 것들은 

1>첫째, 그 나라의 공중보건에 있어서 크게 문제가 되고 있는 암들이 현재 발생했는지를 정확히 찾아내어면서 동시에 어떤 종류의 암인지를 감별해 주면서도 암 조기진단이 가능한가,  더 나아가서 그 민감도와 특이도, 그중에서 특히 민감도 부분은 과연 어떠한지가 중요하겠죠. 이 측면에서 비교해 보시면 좋을 겁니다. 

2>더불어서 중요한 것은 암의 예방적 측면에서의 개인별 건강상태 판정입니다. 바인은 블루프린트를 통해서 암을 유발할 수 있는 제반 질환 및 건강상태 불균형을 찾아내고, 그것에 대한 균형을 잡아 줄 수 있는 시스템을 체계화 하여서 동시에 서비스하고 있습니다.

--- 이런 관점에서 보시되, 먼저 파나진, 압타머사이언스, 지노믹트리에 대해서는 민감도, 특이도를 바인과 비교해 보시구요,

--- 다만 현재 글라이칸사가 당사슬연구 통해 찾아 낸 위암진단기술의 민감도는 무려93%, 바인 88%과 비교시 확실히 단일마커로서  성적이 매우 우수하다고 볼 수 있습니다. 기대됩니다.

--- 테라젠이텍스는 말기암환자대상으로 나온 자료라서 아직 조기진단영역에서는 뭐라 말할 수는 없겠습니다.. 

>>2016-07-25 [퍼스트펭귄 | 김철우 바이오인프라 대표] 5ml 혈액으로 6대 암 검사

“호기심과 기대로 사업을 시작했다. 내 연구가 어떻게 응용되는 지 호기심이 생겼고 사회에 기여할 수 있겠다는 기대감도 들었다.” 대가는 혹독했다. 2001년 시작한 사업은 13년이 지난 2014년에야 매출을 올리기 시작했다. 하지만 그는 다음 연구과제에 다시 호기심과 기대를 가지고 있다.

우리 몸을 이루는 세포는 수십 만종의 단백으로 이루어져 있다. 특정 질병에 걸렸다면 몸 속에 특정 단백의 변화가 있다는 걸 의미한다. 병의 원인과 발생 과정을 연구하는 병리학계에선 20세기 중반부터 특정 질병에 걸린 환자의 단백과 정상인의 단백을 비교해 질병이 만들어낸 단백의 차이를 연구해왔다. 최근 이런 기술을 활용해 소량의 혈액을 분석, 다양한 질환을 검사하는 체외진단 시장이 급성장하고 있다. 세계 최대의 헬스케어 기업인 스위스의 로슈(Roche), 미국의 애보트(Abbott) 등도 체외진단 시장에 뛰어들었고 미국의 이그잭트 사이언스(Exact Sciences)나 버밀리언(Vermillion), 영국의 온크이뮨(Oncimmune)은 벤처기업이지만 탄탄한 기술력을 가진 체외진단 기업이다. 하지만 이들 기업 모두 단일 암 위주의 검사 기법을 가지고 있다.

우리나라의 바이오인프라는 검사자의 혈액 내 19개의 특정 단백을 비교 분석해 폐암·간암·위암 등 6대 암의 발병 위험도를 측정하는 ‘스마트 암 검사(체외진단 다지표 검사)’ 회사다. 채혈 후 결과 통보까지는 일주일 걸리고, 정확도는 암마다 조금씩 다르지만 평균 90% 정도다. 60조원 규모로 커진 체외 진단시장에서 단일 표지자가 아닌 복합 표지자로 여러 개의 암을 한번에 진단하는 기술을 가진 곳은 바이오인프라가 유일하다.

채혈 후 결과 통보까지 일주일, 정확도 평균 90%

서울 연건동에 자리한 바이오인프라 회의실에서 김철우(64) 대표를 만났다. 그는 서울대 병리학과 교수로 암 세포의 특성을 연구하다 회사를 설립했다. “암 환자의 단백 특성을 파악해 피검자의 단백과 비교 분석하면 암을 조기에 찾아낼 수 있겠다고 생각했죠. 실험실에서의 내 연구가 실제 어떻게 응용될 수 있을까 호기심도 생겼고 내 아이디어가 사회에 기여할거란 기대감도 있었고요.”

2001년 김 대표는 2억5000만원으로 회사를 시작했다. 주변 교수·친구들이 김 대표의 아이디어에 1000만원부터 많게는 수천 만원을 보탰다. 직원은 기초과학 연구원 5명. ‘서울대에서 경영과 가장 거리가 먼 사람’이란 소릴 듣던 그는 연구와 경영을 병행했다. 가족에겐 자세히 알리지 않아 아내와 딸은 ‘연구를 좀 더 전문적으로 하나 보다’라고만 생각했다.

2년이 채 되지 않아 동료 교수들은 본업으로 돌아갔다. “좋은 아이디어가 좋은 사업이 된다는 보장이 없었고 굳이 안정적인 연구환경을 마다할 이유가 없었다고 이해합니다. 하지만 내 아이디어니 난 책임지고 싶었어요.” 김 대표는 자신의 땅과 집을 팔아 돈을 마련했다. 월급이 10개월까지 밀린 적도 있지만 단 한 명도 나간 사람은 없었다. 자금난이 계속됐지만 연구도 계속됐다. 2007년까지 서울대병원에서 정보 제공에 동의한 암 환자 3000명의 단백과 정상인 4200명의 단백을 비교·분석해 200여 개의 특정 단백을 찾아냈다. 이 과정에서 암 세포가 만들어 낸 단백뿐 아니라 암 환자만이 가진 독특한 단백의 변화도 찾아냈다. 각 단백의 기여도와 검사비를 고려해 비교할 단백 수는 19개로 추렸다. 치료와 수술이 간단해진 갑상선암을 제외하고 발병률이 높은 6대 암을 검사 대상으로 했다.

다음 과제는 검사의 정확도. “암 환자와 정상인의 단백을 비교·분석하기 위한 알고리즘을 만들어 내는 것이 더 중요했습니다. 중요한 순간에 우연히 김용대 교수님을 만났어요.” 미국에서 바이오 통계를 연구한 서울대 통계학과 김용대 교수가 김 대표의 연구에 관심을 가졌고 합류했다. 김 대표는 “김용대 교수가 합류해 19개 단백과 6대 암의 상관관계를 분석해 기존 알고리즘을 보강했고 검사 정확도도 높아졌다”면서 “이 알고리즘에 곧 이름을 지을 생각”이라고 말했다.

김철우 대표는 “6대 암을 한 번에 검사할 수 있는 건 동양 특유의 통합적 사고방식 덕분”이라고 했다. 폐암과 위암 등 각각의 암을 다른 질병으로 보는 미국 등 서양에선 하나의 암에 하나의 단백을 이용해 검사하는데, 김 대표는 폐암이든 위암이든 동일한 암 카테고리에서 생각했다는 것이다. 김 대표는 “기존 단일 암 혈액검사의 정확도는 50~60%로 알려져 있고 대장암을 검사하는 미국의 이그잭트 사이언스나 폐암을 검사하는 영국의 온크이뮨 등 체외진단 기업은 한 가지 암만 검사할 수 있다”고 말했다.

몇 년 전 김 대표의 친구에게 전화가 걸려왔다. “폐암이라는데, 네가 혈액으로 암을 검사한다고 들었어. 검사를 받아보고 싶어.” 검사해 보니 암 확률은 거의 없다는 결과가 나왔다. 친구는 다시 병원을 찾아 CT촬영을 했고 의사로부터 “여전히 암일 가능성이 크다”는 말을 들었다. 조직검사를 앞두고 다시 김 대표를 찾아왔다. 난감했다. 역시 확률이 낮게 나왔기 때문이다. 다시 병원으로 간 친구는 조직검사 전 CT촬영을 했고 의사에게 의외의 말을 들었다. “염증이었네요. 암으로 보였던 음영이 사라졌습니다. 암이 아니었어요.” 김 대표와 직원들은 더욱 검사 정확도에 자신감을 가지게 됐다.

기술력과 함께 검사 정확도가 올라가니 주변의 관심도 커졌다. 지난해에만 정부 기관과 기업, 개인으로부터 180억원의 투자를 유치했다. 2012년에는 보건복지부로부터 보건신기술 인증을 받았고 단백 조합을 통해 지금까지 한국과 미국에서 폐암, 위암, 대장암 진단 등 20개의 특허도 등록했다. 연구기간 동안 SCI급 논문은 210여 편을 등재했다. 암 검사로 매출도 발생하기 시작해 2014년엔 6억원, 2015년엔 15억원을 기록했다. 올 해도 두 배 이상 성장을 예상하고 있다. 미국·중국·두바이의 기업들이 관심을 가지면서 직원도 40명으로 늘었다. 최근엔 세계 최초로 새로운 형태의 단백 2종류도 발견했다. 김 대표는 “임상에 활용되기까지 시간이 꽤 걸릴 것”이라고 말했다.

지난해 180억원의 투자 유치

최근 의료계는 치료 중심에서 예방·진단 중심으로 패러다임이 변하고 있다. 김 대표는 “일반적으로 폐암이나 간암 환자의 경우 1,2기에 발견하면 60~70% 정도인 생존률이 3,4기엔 15% 미만으로 낮아진다”며 “의료기술이 아무리 발달했다고 하더라도 초기에 찾아내는 것이 가장 중요하다”고 강조했다. 이어 “짧은 시간, 간단한 절차가 강점인 체외진단 다지표 검사가 더욱 일반화 될 것”이라고 덧붙였다.

내년 교수 정년을 맞는 김 대표는 새로운 연구에 들떠있다. “고령화 사회가 될수록 암 환자는 늘어납니다. 현재의 영상기기로는 암 종양세포 크기가 1cm는 돼야 확인할 수 있어요. 혈액 내 순환하는 종양세포를 추출하는 신기술과 현재 우리 기술을 결합해 암의 재발과 전이 유무를 더 빨리 찾아낼 겁니다.”

>> 2016-08-08 바이오인프라 "혈액으로 6대암 체크하는 스마트 암검사"

김철우 대표 "암 기원 추적하다 조기검사로 선회..서울대 빅데이터 통해 높은 정확도"

▲김철우 바이오인프라 대표(바이오인프라 제공)

지난달 종영한 드라마 ‘디어마이프렌즈’의 한 장면. 딸을 혼자 키워낸 엄마(고두심 분)는 컴퓨터단층촬영(CT) 결과 간암 진단을 받는다. 엄마는 딸(고현정 분)에게 알릴 엄두도 내지 못했고, 나중에야 청천벽력과 같은 소식을 전해들은 딸은 충격에 휩싸인다. 엄마는 수술과정에서 다행스럽게도 암이 아니란 사실을 알게 된다.

드라마가 아니라 현실 세계에서도 오진은 많이 일어난다. 현대인들은 혹시라도 발병할지 모르는 암을 대비해 암 보험에 가입하고 매달 적잖은 금액을 낸다. 가급적 조기에 암 검사를 받기 위해 건강검진도 꾸준히 받는다. 미리 암 발병 확률을 알 수는 없는걸까

이러한 고민을 해결하겠다는 취지로 암 발생 확률을 알려주는 업체가 있다. 바이오인프라는 혈액으로 암을 찾아주는 체외진단 다지표검사를 제공한다. 바이오인프라의 주력 상품인 '스마트 암검사'는 빅데이터 기반의 분석기법을 통해 암의 위험도를 분석한다. 혈액 검사만으로 암 발생 가능성이 얼마나 높은지를 알려주는 서비스다.

지난 2001년 바이오인프라를 설립한 김철우 대표(63ㆍ서울대 의대 병리학교실 교수)는 “개인의 습관에 따라 건강관리를 잘한 사람과 못한 사람 모두 동일한 검사를 받는 것은 비효율적이다. 예를 들어 암 스크리닝으로 걸러진 100명 중 고위험군에 해당되는 5명만 집중적으로 케어하면 된다. 스마트 암검사는 혈액만으로 검사 가능해 신체적, 경제적 부담을 덜 수 있다”고 설명했다.

김 대표는 서울대 의대 병리학과 교수로 재직해오면서 암의 기원을 추적하다 혈액내 단백 지표로 조기진단을 해보겠다는 신념으로 바이오인프라를 설립했다. 바이오인프라는 프로테오믹스(단백체학)를 이용해 암과 관련된 단백질의 상호작용을 연구해왔다.

◇혈액만으로 6대암 발병위험 알려주는 '스마트 암검사'

▲스마트 6대 암검사(바이오인프라)

바이오인프라와 서울대 의대 암연구소 MRC가 공동개발한 상품 스마트 암검사는 혈액만으로 6대 주요 암 발병 위험도를 알려주는 검사다. 폐를 비롯해 간, 위, 대장, 전립선, 유방암에 대한 발생 위험도를 수치상으로 나타내 암발생 고위험군에 해당될 경우 정밀검진을 권유받을 수 있다. 바이오인프라를 설립한지 15년이 지났지만 스마트 암검사 기술의 구체적인 실현은 최근에야 이뤄졌다. 김 대표는 “사실 5년이면 끝날 줄 알았다. 정확도를 높이기 위해 연구가 길어졌다"고 했다.

스마트 암 검사의 원리는 간단하다. 암이 발생할 경우 수치가 변화하는 특정 단백 표지자들을 분석한 후 이를 빅데이터 통계 기반의 분석 기법으로 암에 대한 위험도를 수치상으로 알려주는 방식이다. 단백 표지자마다 암 발생에 기여하는 기여도가 다를 수 있기 때문에 한 개의 표지자가 아닌 다수의 단백 표지자를 통해 암의 위험도를 보다 정확하게 검출해 낼 수 있다.

김 대표는 바이오인프라의 차별화 기술로 단일검사가 가진 한계점을 극복할 수 있다고 설명했다. 그는 "모든 단백의 기능은 상호 작용하기 때문에 한 가지 암에 대해 여러가지 단백 지표를 적용하는 다지표 검사를 수행한다. 이를 위해 암 환자와 정상인 혈액 내의 유의미한 19가지 단백 표지자를 선별했다"고 말했다.

예를 들어 일반적으로 혈액을 통한 단일 표지자 검사는 간암 위험도 검사를 위해 간암 특이 표지자로 알려진 AFP라는 표지자를 검사하는데, 스마트 암 검사는 AFP를 비롯한 다수의 단백 표지자를 함께 분석해 검출률을 90% 이상까지 높였다.

◇빅데이터를 이용한 높은 정확도가 핵심..오진 가능성 낮춰

스마트 암검사의 핵심은 정확도다. 바이오인프라는 암환자를 골라내는 '민감도'와 정상인만을 감별해내는 '특이도'에 대한 평균값을 내는 방식으로 정확도를 도출한다. 정확도가 높아야만 정상인의 암발병 오진단 가능성은 낮추고 암환자에 대한 정확한 진단이 가능해진다.

스마트 암검사의 정확도의 비결은 빅데이터 분석이다. 바이오인프라는 서울대 암연구소로부터 정보 이용을 동의한 암환자 3000여 명의 정보와 정상인 4000여 명의 패턴을 메타분석 및 빅데이터 통계 분석기법으로 검사의 정확도를 높였다.

김 대표는 “구체적인 정확도를 공개하기 어려우나 다지표 검사를 통해 고도의 정확도를 가지고 있다”고 자평했다. 혈액을 통한 암 검사가 암 발병 여부를 확진해주지는 않지만 암 발생 가능성은 충분히 예측해줄 수 있다는 설명이다.

실제로 한 남성은 흉부 엑스선 촬영을 받고 종양이 의심돼 병원에서 CT촬영을 했더니 암으로 추정된다며 조직검사를 권유받았다. 조직검사를 앞두고 우연한 계기로 스마트 암검사를 해보니 암 저위험군으로 분류됐다. 이 남성은 이후 다시 CT촬영을 해보니 종양 의심 물질의 크기가 점점 줄어들었고 나중에 염증으로 진단받았다.

스마트 암검사는 암 치료를 받은 환자에게도 유용하게 적용될 수 있다. 암 수술을 받은 환자는 암 전이 여부를 관찰하기 위해 병원에서 정기적으로 검사를 받는다. 이 때 전신을 한번에 보는 양전자 컴퓨터 단층촬영 검사(PET-CT)를 받는데, 이때 흉부 엑스선 촬영의 300배 가량 높은 방사선에 노출되고 검사 비용도 만만치 않다. 만약 암 치료 환자가 정기적으로 혈액 검사만으로 암 전이 징후를 포착할 수 있다면 정기 검사의 주기를 줄일 수 있게 된다.

김 대표는 “스마트 암검사가 암 진단을 내려주지는 않기 때문에 병원에서 수행하는 정밀 검사를 대체할 수는 없다"면서도 "방사선 검사와 주기별로 병행해 보조 요법으로 활용하면 시간과 비용을 절감할 수 있다"고 설명했다.

◇당뇨, 간기능 등 만성질환 검사서비스도 제공.."해외시장 진출"

바이오인프라는 8대 만성질환의 위험도를 검사하는 서비스를 제공한다. 혈액 검사로 대사증후군, 심혈관질환, 당뇨, 간기능, 면역기능 등 만성질환의 위험도를 체크해 고위험군은 질병에 걸리기 전에 스스로 건강관리를 할 수 있도록 지원하는 서비스다.

김 대표는 “비만환자가 대장암과 유방암에 걸릴 확률은 40% 가량 높다. 비만은 고혈압과 당뇨와도 관련성이 높기 때문에 생활습관 교정이 필요하다”며 “운동ㆍ식이요법을 통해 지속적인 관리로 질병에 걸리기 전에 고위험군을 정상 상태로 되돌려놓을 수 있다"고 말했다.

바이오인프라는 해외 시장 진출도 준비 중이다. 지난 1월 홍콩지사를 설립했고 올해 말께 중국시장 진출을 준비 중이다. 김 대표는 "우리가 가진 바이오 메디컬 기술을 최신 기술에 접목시켜 개인과 사회의 경제적 부담을 줄이는 새로운 헬스케어 기술을 만들고 싶다”고 강조했다.

장은진 기자 eunjin.chang@bios.co.kr

>>2014.10.08 혈액으로 암 진단 가능해, "스마트 암 검사" 주목

[e-비즈니스팀] 통상적으로 암은 영상진단을 통해 발견하는 경우가 대부분이지만 최근 IT기술과 통계학적 접목을 통한 혈액으로 암을 진단하는 기술이 괄목할 정도로 발전해 주목 받고 있다. 단백질 변이를 다양한 바이오마커로 확인, 통계적인 알고리즘으로 재검증하는 바이오인포메트릭스(Bio-infomatrix) 기술이 선진국을 중심으로 활발히 활용되고 있는 것.

‘주간겐다이’ 보도에 따르면, 일본의 경우 일본국립암연구센터를 중심으로 첨단소재기업, 대학 등이 협력해 혈액으로 암을 진단하는 기술에 약 770억 원의 국비를 들이고 있는 것으로 나타났다. 2018년 상용화를 목표로 현재 개발에 박차를 가하고 있으며 조직검사 제외 최상위권 검진 정확도를 확보하기 위해 노력하고 있다. 

혈액으로 암 진단 가능해, `스마트 암 검사` 주목

국내의 경우에는 서울대 의대와 삼성암연구소 MRC, 바이오인프라가 공동 개발한 일명 ‘스마트 암 검사’로 불리는 체외진단 다지표검사가 있다. 이 기술은 김철우 서울대 병리학과 교수 겸 바이오인프라 대표이사를 필두로 50여 명의 서울대 교수진이 참여해 10여 년간 300억 원의 개발비용을 들인 결과이다.  

바이오인프라에 따르면 스마트 암 검사의 검사 정확도는 민감도와 특이도 기준 85~95%다. 평균 90%의 정확도로 조직검사를 제외한 검사 중에서 최상위권 검진 정확도라고 할 수 있는 수준이다. 이렇게 획기적으로 암 검진 정확도를 올릴 수 있게 된 데는 서울대병원과 원자력병원 등에서 확보한 동양 최대의 암 샘플을 바탕으로 의학적 검증 및 통계학과 교수진의 통계적 접근을 통해 알고리즘을 개발했기 때문이라는 설명. 

또한 스마트 암 검사는 특히 조기암 발견에 주목할 만한 결과를 나타내고 있다. 조기암은 기존 영상진단장치에서는 발견하기 어려운 것으로 최근 스마트 암 검사를 통해 대장암, 전립선 암 등 다양한 암을 조기에 발견한 사례가 증가하는 추세다. 

그러나 스마트 암 검사는 현재 6개의 암을 검진하는 것에 그치고 있어 기술 경쟁력 확보를 위해서는 더욱 다양한 암 검진이 가능토록 연구가 지속될 필요가 있어 보인다.

한편 스마트 암 검사는 공식예약센터 케어빌㈜ 홈페이지(www.carevill.com)나 전화(1600-1758)를 통해 사전 예약이 가능하다. 검사는 서울대 의과대학 삼성암연구소에서 받게 된다. 

스마트 암 검사 공식예약센터 케어빌㈜의 정재식 대표는 “인터넷을 통해 검사자들의 입소문이 퍼지면서 예약 문의가 상당한 편”이라며 “향후 본격적인 마케팅이 진행된다면 서울대의대 삼성암연구소 뿐 아니라 가까운 병원에서도 검진이 가능한 전국망 서비스를 제공할 수 있을 것”이라 전했다. 
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