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가톨릭대학교 서울성모병원 소화기내과 성필수 교수가 대사이상 지방간질환을 진단하기 위한 ‘비침습적’ 진단법 개발 과제에 연구 책임자로 선정됐다. 

 

대사이상 지방간질환이란?

지방간은 흔히 알코올성 지방간과 비알코올성 지방간으로 나뉜다. ‘대사이상 지방간질환’은 본래 ‘비알코올성 지방간질환’으로 불리던 질병으로, 최근 국제 학계의 흐름에 맞게 한글 명칭을 변경했다. 

정상적인 간에는 약 5% 정도의 지방이 존재하며, 그 이상 지방이 쌓이면 지방간질환이 발생한다. 흔히 과음으로 인해 발생한다는 인식이 있지만, 술을 마시지 않더라도 지방간을 유발할 수 있는 요인은 다양하다. 서울성모병원 측의 자료에 따르면 지방간 환자의 약 80%가 술 이외의 원인으로 발생한다. 

그러나 ‘비알코올성’이라는 명칭은 술 이외의 원인을 하나로 뭉뚱그리는 듯한 뉘앙스가 담겨 있다. 지방간질환은 비만, 당뇨, 고지혈을 비롯한 여러 대사 이상으로 인해 발생할 수 있다. 알코올이라는 표현이 강조된 명칭으로 인해, 다른 대사 이상 요인을 간과하기 쉽다는 것이 ‘대사이상’이라는 명칭으로 변경하게 된 이유다. 

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환자 부담 덜어주는 비침습적 진단

비침습적 진단법이란 외부로부터 기기를 삽입할 필요가 없는 진단법을 말한다. 기존에 활용되는 침습적 진단법은 바늘을 삽입하거나 수술 등의 방식으로 조직 검체를 채취하는 방법을 일컫는다. 

침습적 진단법은 환자 부담, 감염 위험, 진단 정확성, 병원 측 자원 소모 등 여러 가지 면에서 한계가 지적돼 왔다. 이에 진단 효율성 및 환자 안전과 편의성 등을 만족할 수 있는 비침습적 진단법을 개발하고자 하는 것이다.

현재 대사이상 지방간질환의 정확한 진단법은 간 조직검사로, 본래 침습적인 방법이다. 성필수 교수에 의하면 세계적으로 비침습적 검사 방법이 다방면으로 발전하고 시도되고 있다. 성 교수는 이번 연구과제를 통해 ‘혈액 검사’만으로 정확성을 높인 진단법을 개발하겠다는 포부를 밝혔다. 간질환과 관련된 특정 지표를 혈액에서 탐지하고 이 데이터를 분석하여 정확한 진단을 내릴 수 있는 방법이 기대된다.

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유전적 변이 분석법 임상평가 예정 

한편, 성필수 교수는 이번 연구를 통해 이미 검증돼 있는 ‘단일염기다형성(SNP)’ 기술을 임상에 적용하고 평가한다. SNP 기술은 유전자 내에서 발생하는 염기체 변이를 분석하는 방법이다. 지방간이나 간경변 등 간질환과 관련된 SNP를 식별해 질병의 발생 여부 또는 발생 위험을 판단하는 원리다. 

이로써 간질환을 조기에 예측·진단하고 진행 단계별 진단과 치료로 효과를 높인다는 계획이다. 간질환은 보통 상당 부분 진행된 뒤에야 증상이 나타나는 것이 일반적이다. 조기 예측과 진단이 가능해지면, 발병 위험이 보일 때 예방 조치를 취하거나 진행 초기 단계에 있는 환자를 효과적으로 치료할 수 있게 될 것으로 기대된다.

이번 개발 과제는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 주관하는 ‘2024년 바이오 의료기술 개발사업’의 일환이다. ‘대사이상 지방간질환 진단 다중융합시스템 개발’이라는 테마로 최대 5년 간 최대 60억 원의 개발비용을 지원받는다. 제노헬릭스, 가톨릭의대 은평성모병원, 가톨릭의대 의정부성모병원, 연세대학교, 성균관대학교가 공동으로 연구를 진행한다.

 

서울아산병원 연구팀이 혈청으로부터 이식 거부반응을 조기에 진단하는데 성공했다. 이는 기존까지 활용되던 조직 생검 방식 대신 간단한 혈액검사로 거부반응을 진단할 수 있는 가능성이 열렸음을 의미한다.

서울아산병원 융합의학과 김준기 교수와 신·췌장이식외과 신성 교수팀은 혈청으로부터의 바이오마커 검출법과 인공지능 분석 기술을 접목해, 간단한 혈액검사로 이식 후 거부반응을 사전에 진단해내는데 성공했다.

 

신장이식 수술과 이식 거부반응

신부전을 비롯한 질환으로 신장이 손상될 경우, 최종적으로 신장이식을 필요로 하게 된다. 신장이식 수술은 대체로 성공률이 높고 이식 후 생존율도 높은 편이다. 통상적으로 이식 후 1년 동안 신장이 정상 기능할 확률은 90% 이상, 5년 후까지 정상 기능할 확률은 약 75~85% 사이로 알려져 있다.

하지만 문제가 되는 부분은 바로 ‘이식 거부반응’이다. 체내 면역체계가 이식된 신장을 외부 침입자 또는 이물질로 인식해 공격하는 것이다. 거부반응이 있다고 해서 수술이 불가능한 것은 아니지만, 수술 후에도 추가적인 치료 및 검진이 필요하거나 신장 기능이 떨어지는 등의 문제가 발생할 수 있다.

이식 거부반응을 확인하고자 사전에 조직 적합성 검사 등을 실시한다. 하지만 개인의 면역 체계는 고유성을 가지고 있어, 완벽한 일치를 기대하기는 어렵다. 또한, 이식 후 시간이 경과함에 따라서도 면역 체계의 반응이 바뀔 수 있고, 개인 특성에 따라 면역 억제제 등 약물이 반응하지 않는 경우도 있다. 

즉, 사전 검사를 통해 ‘이식 적합’으로 판정하더라도 이식 거부반응으로 인한 문제가 없을 거라 보장할 수는 없다. 이는 이식 수술을 마친 후에도 거부반응 검사를 실시하는 이유가 된다.

 

이식 거부반응 검사 방법

신장이식 후 거부반응 검사는 대개 ‘조직 생검’을 통해 실시해왔다. 직경 1.5mm, 길이 9~12cm 정도의 바늘 등을 찔러넣어 해당 조직의 세포를 채취하고, 이를 화학분석한 뒤 그 결과에 따라 신장이식 병리 분류 시스템(Banff)에 의거해 등급을 매기는 방식이다. 밴프(Banff) 분류는 채취한 세포의 형태 및 분자 단위 소견을 기반으로 신장이식 생검에 대한 진단을 표준화한 시스템이다.

세포를 직접 채취하는 조직 생검 방식은 세포의 형태 및 구조를 직접 관찰할 수 있기 때문에 정확한 진단을 할 수 있다는 장점이 있다. 어떤 문제가 있는지, 진행상태는 어떤지를 보다 정확하게 알 수 있기 때문에 적절한 치료 방법을 결정하는데도 도움이 된다.

반면, 검사 과정에 통증이 동반되기 때문에 환자 입장에서는 불편함과 스트레스를 겪을 수밖에 없다. 검사 과정에서 출혈이나 감염 등 합병증 우려도 존재한다. 실제로 밴프(Banff) 분류를 활용하는 검사는 침습적 방법으로 인해 반복 검사가 힘들고, 출혈과 같은 합병증 발생 위험이 있다는 점이 한계로 지적돼 왔다. 

 

혈액 속 바이오마커를 분석하는 새로운 검사법

서울아산병원 연구팀은 침습적 방식으로 이루어지는 조직 생검의 대안으로 ‘표면강화 라만분광법(SERS)’을 활용해 혈청으로부터 바이오마커를 검출하고, 이를 인공지능 기술로 분석하는 진단법을 시도했다. 

혈액 속 혈청에는 유전, 면역, 암, 단백질, 지질, 호르몬 등에 관한 바이오마커가 여럿 존재한다. 예를 들어 면역글로불린 수치, T세포의 활성화 상태 등을 통해 면역 반응의 강도를 확인할 수 있고, 사이토카인 종류와 분비량, C-반응성 단백질(CRP) 수치 등을 염증 반응에 관한 정보를 확인할 수 있다. 이들은 모두 이식 거부반응을 예측하거나 조기에 발견할 수 있는 지표가 된다.

연구팀은 이식 거부반응의 유형에 따라 환자들을 분류하고, 이들의 혈청에서 나타나는 바이오마커 패턴을 인공지능 기술로 분석했다. 이를 통해 90%를 훨씬 넘는 판별 정확도를 달성했으며, 두 가지 유형의 거부반응이 함께 나타나는 경우도 진단할 수 있다는 사실을 확인했다.

무엇보다도, 한 방울의 혈액만 있어도 정밀한 진단이 가능하다는 점이 고무적이다. 조직 세포를 채취하는 기존 침습적 검사 방식에 못지 않은 정확성을 가진 데다가, 부작용 우려가 거의 없는 방식으로 검사를 수행할 수 있기 때문이다.

연구팀의 신성 교수는 “침습이 적은 방식으로 한 방울의 혈청에서 고민감도의 진단이 가능해, 앞으로 추가 연구와 검증 과정을 거친다면 신장이식 환자들이 간단한 혈액 검사로 거부반응을 진단받을 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구결과는 화학 및 생명의학 분야 학술지인 ‘바이오센서스&바이오일렉트로닉스(IF 10.7)’ 최신 호에 게재됐다.