혈액 속에 존재하며 체내를 순환하는 극소수의 종양 세포 (CTCs, Circulating Tumor Cells) 검출을 위한 혈중 종양 세포 분리용 바이오칩 개발에 성공했다.

계명대 의과대학 의용공학과 허윤석 교수팀과 한국기계연구원 대구융합기술연구센터 곽봉섭 박사팀은 수력학(Hydrodynamic)을 기반으로 한 혈중 종양 세포 분리용 바이오칩을 개발했다고 20일 밝혔다.

연구 결과는 계측 및 계측장비 분야의 세계적 권위지인 “Sensors and Actuators B: Chemical (I.F.: 5.401, JCR 상위 10% 이내)에 실렸다.

혈액 속에 종양 세포 (CTCs, Circulating Tumor Cells) 검출은 암의 조기 진단 및 맞춤형 치료에 있어 매우 중요한 기술이다. 1cm3 부피의 혈액 내 평균 50억 개의 적혈구, 3억 개의 혈소판, 4백만 개의 백혈구의 혈액 세포가 있는 반면 암환자의 경우 전이암세포는 동일 부피 내에 단지 1-1,000개가 함유되어 있다.

기존 방식으로는 극미량의 전이암세포를 포집하기 위하여 대다수의 혈액 세포를 제거하는 복잡한 전처리 과정이 필요하며 처리속도가 느린 한계가 있었다. 더욱이 수술을 통하여 암을 제거한 후 전이와 재발의 우려를 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. 또한, 현재까지 보고된 혈액의 최고 처리속도는 140μl/min (분당 마이크로리터) 였으나, 본 기술을 이용하여 250μl/min의 처리속도를 구현할 수 있었으며 이는 기존 세계최고수준 대비 1.8배의 처리속도를 가짐으로써 혈액 내 세포 분리의 효율성을 극대화하였다.

현재 혈액 내 암세포 검침에 이용하는 혈액량인 7.5ml 기준 30분 이내에 처리가 가능한 수준이다. 연구팀은 이를 통해 암의 조기 진단 및 맞춤형 치료를 위한 요소 기술을 확보했다.

계명대학교 허윤석 교수는 “이 성과는 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 본보기가 될 만한 매우 고무적인 일이다”라고 연구 성과의 의의를 설명했다.