서울대학교병원 의공학과 김영수 교수, KIST 이철주 박사 공동연구팀 (이하 한국 Seoul 팀, 책임자 김영수 교수)은 질량분석기 (Triple Quadrupole Mass Spectrometer)의 다중반응검지법 (Multiple Reaction Monitoring, MRM) 을 이용하여 유방암 세포 시료 극미량 1 μg (1/1000 mg)으로 319개 단백질 표지자의 절대 정량 분석 기술을 개발했다.

이 연구는 미국국립암연구원의 지원으로 미국 Fred Hutchinson Cancer Research Center 의 Amada Paoulovich 박사 (이하 미국 서부 Seattle 팀)과 BROAD Institute of Harvard and MIT 의 Steven Carr 박사 (이하 미국 동부 Boston 팀)과 공동으로 진행됐다.

우리 몸의 세포 형질을 결정하는 중요 요소는 유전자와 단백질이다. 현재 유전체 정보는 Next Generation Sequencing (NGS) 기술의 발전으로 비교적 쉽게 얻을 수 있지만, 단백질체 정량(특정 단백질 양(농도) 측정) 분석은 속도 및 규모에서 제한적으로 이뤄지고 있다.

암은 증식과정에서 고유의 단백질을 만들어 내는데, 혈액을 뽑아서, 암세포가 분비한 단백질의 양을 측정하는 것이 종양표지자 검사다.

임상에서 이뤄지는 종양표지자 검사는 [표1]과 같다. 정확한 암 검진을 위해서는 CT, MRI, PET 등 각종 영상검사를 한다. 이러한 검사는 고비용, 방사선 노출의 위험으로 매달 할 수 없다. 종양표지자 검사는 저렴한 비용에 정기적으로 암 유무를 screening 할 수 있다.

[표1]

현재 종양표지자 검사는 암 세포가 분비한 단백질(항원)과 항체의 반응으로 농도를 측정한다. 종양표지자 마다 새로운 항체 분석법을 개발해야 하므로 시간과 비용이 많이 든다. 같은 검사를 해도 각 분석실험실마다 단백질 분석 편차가 있어서 표준화된 동일한 값을 얻기 어렵다.

이러한 고민에서 개발된 것이 질량분석기를 이용한 다중반응검지법이다. 이 검사법은 극미량 1 μg 시료의 한 번 검사로 100~300여개의 단백질 표지자를 한 번에 정량할 수 있다. 어떤 단백질이 암 표지자인지 밝혀지면, 한 번의 피 검사로 여러 수십 개의 암을 밝혀낼 수 있다.

김영수 교수는 “개인 맞춤의학의 도래에 따라서 대규모 단백질 표지자가 세계적으로 통일된 절대 정량 분석 값으로 분석이 가능해지면 공통 기술 개발이 가능해져서 단백질 표지자의 분석과 의료 산업 기술의 발전에 크게 기여할 것으로 예상 된다” 며 “본 연구에 수행한 질량분석기기를 이용하여 초고속 다중 단백질 표지자 분석이 가능하면 초저가 혁신적인 의료 분석 장비가 개발될 수 있을 것으로 예상 된다” 고 말했다.

이 연구는 국제 저명 학술지인 Nature Methods 인용지수(Impact factor=23) 에 12월 온라인 호에 게재되었다.