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올해 들어 혈액 검사로 주요 질환의 조기 진단이 가능하다는 연구 결과가 여러 차례 발표된 바 있다. 특히 많은 사람들의 관심이 집중되는 부분이라면 ‘암 조기 진단’이다. 혈액 검사를 통한 암 조기 진단 기술에 있어 또 다른 진전이 나왔다.

 

혈액 검사로 질환 찾는 액체 생검 기술

미국 와일 코넬 의과대학과 뉴욕 게놈 센터 연구진은 혈액 검사를 통해 암 세포를 검출하는 새로운 오류 보정 방법을 찾았다는 내용을 11일 <네이처 메서드(Nature Methods)>에 발표했다. 

혈액 검사를 기반으로 하는 이른바 ‘액체 생검’ 기술은 환자 부담이 거의 없는 검사법으로 꼽힌다. 과거에 비해 기술이 발달하면서 현재에도 다양한 질환의 초기 징후를 식별할 수 있는 수단으로 사용되고 있다. 혈액 검사를 통해 이상 징후가 발견되면 해당 내용으로 정밀 검사를 진행하는 시스템이다. 여기에 암 조기 진단 가능성도 점차 높아지고 있다. 

다만, 연구팀에 따르면 혈액 샘플을 통해 얻을 수 있는 암 세포 DNA는 그 양이 매우 적기 때문에, 암 치료에 중요한 암의 돌연변이적 특징을 정확하게 식별하는 데 어려움이 있었다.

연구팀은 약 10년에 걸쳐 표적 시퀀싱 및 전장 유전체 시퀀싱 기반 방법을 동원해 이 문제를 해결하기 위한 연구를 지속해왔다. 지난 해에는 암 샘플의 시퀀싱 데이터에 접근하지 않고도, 환자 혈액 샘플로부터 진행성 흑색종과 폐암을 안정적으로 검출하는 성과를 보인 바 있다.

 

민감도 높이고 오류 가능성 크게 낮춰

연구팀은 이번 새로운 연구를 통해 액체 생검 기술을 통한 암 조기 진단에서 또 한 번의 진전을 보였다. 바이오 기업 울티마 지노믹스(Ultima Genomics)가 내놓은 저비용의 시퀀싱 플랫폼을 이용했으며, 환자 혈액 샘플로부터 100만 분의 1 수준의 농도(ppm)로 암 세포 DNA를 검출했다.

다음으로, DNA 중복 정보를 활용하는 오류 수정 기법을 통해 검출 방법의 정확도를 높였다. 연구팀은 이 결합 기법의 오류율이 매우 낮으며, 원칙적으로 환자의 종양에 직접 접근하지 않고도 혈액 샘플을 통해 암 조기 진단이 가능하다는 것을 보여줬다. 

연구팀은 다른 연구팀과의 협력을 통해 이 고감도, 저오류 접근법의 잠재력을 검증했다. 그 결과 방광암과 흑색종이 있는 환자의 혈액 샘플으로부터 매우 낮은 수준의 암 수치까지도 탐지해낼 수 있음을 확인했다.

 

혈액으로 암 조기 진단 가능한 시대

전 세계를 통틀어 혈액 검사를 통한 암 조기 진단 기술은 최근 여러 건의 성과를 발표하며 주목을 받고 있다. 지난 1월에는 스코틀랜드의 세인트 앤드류스 대학 연구팀이 혈액 검사를 통해 ‘폐암 발병 위험성’을 평가하는 방법을 제시한 바 있다. 조기 진단은 물론 발병 전 가능성까지 평가하여, 위험성이 높은 사람은 사전에 추적 관리할 수 있는 방법이다.

또한, 같은 달에는 영국 옥스퍼드 대학에서 대장암, 식도암, 췌장암, 신장암, 난소암, 유방암 등 6가지 암을 초기 단계에서 식별할 수 있는 혈액 검사법 ‘트라이옥스(TriOx)’를 공개한 바 있다. 아직 개발이 진행 중인데도 높은 정확성을 보여 향후 진단 능력이 더욱 향상될 것으로 기대된다.

상대 생존율이 매우 낮기로 악명 높은 췌장암에 대해서도 혈액 검사법이 발달하고 있다. 미국 오리건 건강과학대학에서 지난 2월 발표한 ‘PAC-MANN’ 검사법은 단 한 방울의 혈액만으로도 췌장암을 조기 진단할 수 있다는 가능성을 보여준 바 있다.

현재 암은 초기 단계에서 발견할 경우 매우 높은 완치율을 보이는 경우가 많다. 혈액 검사를 통해 조기 진단율이 높아질 경우, 전 세계적으로 암으로 인한 사망률이 대폭 감소할 것으로 기대할 수 있을 것이다.

 

최근 암 조기 진단과 암 치료 기술에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 특히 조기 발견율이 낮거나 치료가 어려워 사망률이 높은 암 위주로 많은 진전을 보인 바 있다. 생존율이 높지 않은 대표적인 암 중 하나가 바로 ‘췌장암’이다. 미국 오리건 건강과학대학에서 췌장암을 조기 발견할 수 있는 또 다른 혈액검사법을 공개했다.

 

췌장암 조기 진단율 높이는 검사법

오리건 건강과학대학 연구팀이 내놓은 검사법은 ‘PAC-MANN’이라는 이름으로 불린다. ‘자기 나노센서를 사용한 프로테아제 활동 기반 검사’를 의미하는 약어다. 소량의 혈액 샘플을 채취해, 그 내부의 프로테아제 활동 변화를 감지하는 것이 기본 원리다.

프로테아제(Protease)는 단백질을 분해하는 효소다. 췌장암의 세부 종류 중 췌장관에 암이 발생할 경우 프로테아제의 활성이 변화한다. 췌장관암(PDAC)은 췌장에 발생하는 암 중에서도 가장 흔하고 치명적인 종류로 꼽히는 만큼, 조기 발견 여부는 치료 결과에 큰 영향을 미친다.

췌장암의 치료가 어렵고 생존율이 낮은 가장 큰 이유는 발견과 진단이 늦게 이루어진다는 것이다. 일반적으로 췌장암은 상당히 진행된 상태에서 발견된다. 이 때문에 선택할 수 있는 치료법이 제한돼 예후가 좋지 않을 가능성이 크다.

현재 사용되는 검사법 중에는 췌장암을 조기 단계에서 민감하게 감지하지 못하는 경우가 있다. PAC-MANN 검사법은 이 부분에 초점을 맞췄다. ‘암 관련 활동의 징후’를 식별하는 데 집중해, 기존 검사법의 한계를 보완하고 암을 더 일찍 발견해 조치할 수 있도록 하기 위함이다. 

 

수술 후 추적 관찰에도 활용 가능

연구팀은 췌장 질환을 전문적으로 연구하는 ‘브렌든-콜슨 췌장 관리 센터’와 질환의 조기 진단을 주로 연구하는 기관인 ‘CEDAR(Center for Early Detection and Research)’와 협력해, 환자 350여 명의 혈액 샘플을 확보했다. 이들은 췌장암 진단을 받았거나, 혹은 췌장암 고위험군에 해당하는 사람, 혹은 연구에 참여시킬 대조군이었다.

연구팀은 췌장관암 환자에게서 더 활성화되는 혈액 내 특정 단백질과 프로테아제를 찾았다. 이를 바탕으로 연구팀은 췌장암 감지에 특화된 비침습적 검사법을 개발했다. 

효능 검증 결과, PAC-MANN 검사는 췌장암 환자와 그 외 췌장질환자, 그리고 건강한 환자를 98% 정확도로 구별해냈다. 기존 검사법인 ‘탄수화물 항원 19-9(CA 19-9)’ 검사와 함께 사용했을 때도 약 85% 정확도로 초기 단계 암을 진단해낼 수 있었다.

한편, PAC-MANN 검사는 췌장암 수술 후 추적 관찰에도 활용할 수 있다. 연구팀은 수술을 마친 환자에게서 프로테아제 활동이 감소하는 것을 확인했다. 수술 전과 후의 프로테아제 활동을 비교함으로써, 수술 및 기타 치료가 효과적인지를 살피는 데 도움이 된다는 의미다.

 

저렴하고 간단한 비침습적 검사

PAC-MANN 검사의 가장 두드러지는 경쟁력인 ‘비용’이다. CEDAR의 연구 엔지니어이자 생물학자로 이번 연구에 참여한 호세 L. 몬토야 미라 박사는 “혈액 8㎕(마이크로리터)를 채취하고 45분만 있으면 검사가 가능하며, 샘플당 비용은 1페니도 안 된다”라고 이야기했다. 

일반적으로 건강검진에서 채취하는 혈액은 약 5~10ml다. 1마이크로리터(㎕)는 1밀리리터(ml)의 1천분의 1에 해당하므로 매우 미세한 양이라는 점을 알 수 있다. 혈당 검사를 위해 손끝을 찔러서 나오는 혈액 한 방울이 보통 20~50㎕이므로, 그보다도 적은 양이다. 

1페니 역시 원화로 환산하면 10~15원 정도로 매우 낮은 가격이다. 연구팀은 이러한 강점을 바탕으로 경제적 조건이 열악한 지역에서도 PAC-MANN 검사법을 원활하게 사용할 수 있을 거라고 기대하고 있다.

연구팀은 향후 CEDAR를 비롯한 암 관련 연구기관들과 협력하여 추가 임상시험을 계획 중이다. 특히 PAC-MANN 검사법으로 췌장암이 아직 발병하지 않은 고위험군도 식별할 수 있다는 점을 활용해, 고위험군을 대상으로 하는 연구 목적으로 임상시험을 추진한다는 계획이다.

만약 이번 시험을 통해 가능성이 검증된다면, PAC-MANN 검사는 췌장암의 조기 진단을 넘어, ‘발병 전에 예측할 수 있는 도구’로 가치를 인정받을 수 있다. 이는 환자들로 하여금 보다 다양한 치료 옵션을 선택할 수 있게 할 것이며, 나아가 생존율을 높이는 데 기여할 수 있을 것이다.

췌장암은 여러 암 중에서도 예후가 나쁜 암으로 꼽힌다. 2022년 기준 국내 암 사망률에서 4위를 기록하며 위암보다도 높은 사망률을 보였다. 2021년 국가암등록통계에 따르면, 췌장암 발병 후 5년 상대생존율은 15.9%다. 5년 상대생존율이 낮은 폐암(약 20%)이나 위암(약 30%)에 비해서도 낮은 수치다.

이에 췌장암 치료 성과를 향상시키기 위해, 내과·외과 협력으로 췌장암 생존율 향상을 위한 대규모 연구를 진행하고 있다.

 

NeoFOL-R 연구란?

NeoFOL-R 연구는 췌장암 환자에 대한 ‘선행항암치료’의 효과를 평가할 목적으로 추진되는 대규모 임상 연구다. 연구명에 붙은 ‘Neo’는 기존 치료법에 대한 새로운 접근 방식을 제안한다는 의미로, ‘FOL’은 현재 사용 중인 항암제 ‘폴피리녹스’의 약어로 볼 수 있다.

NeoFOL-R 연구는 한국췌장외과학회와 대한항암요법연구회가 공동으로 추진하는 연구로, 수술을 우선시했던 기존 치료법과 달리 항암치료를 먼저 실시하는 쪽이 더 효과적인지를 확인하고자 지난 4월부터 진행 중이다. 

한국이 주도하는 국제 연구로, 대만과 호주, 싱가포르를 비롯해 아시아·태평양 지역 60여 개 대학병원 및 암센터가 참여한다. 다국가·다기관·다학제 공동연구로, 췌장암 임상연구로서는 현재까지 세계적으로 가장 큰 규모다.

한국이 주도하는 이번 NeoFOL-R 연구는 서울대병원, 서울성모병원을 주관으로, 삼성서울병원, 세브란스병원, 강남세브란스병원, 고려대안암병원, 보라매병원, 분당서울대병원, 분당차병원 등 주요 병원들이 참여한다. 또한, 부산대병원, 계명대병원, 전남대병원, 전북대병원 등 지역거점 암센터도 동참하고 있다.

 

‘항암치료 후 수술’ 방식, 표준치료 될까?

이번 연구는 보건복지부 암정복 추진사업의 주요 과제로 선정됐다. 수술이 가능한 1기, 2기 췌장암 환자 600여 명을 대상으로, 기존까지 표준치료법이었던 ‘수술 후 항암치료’와 새롭게 제안된 ‘선행항암치료 후 수술’의 치료 성과를 비교·분석하는 것이 주 목적이다. 지난 4월부터 시작해 2028년 12월까지 총 4년 9개월에 걸쳐 진행되며, 연구비 총 17억 원을 지원받는다. 

췌장암을 치료하는 데 있어 가장 중요한 요소는 ‘조기 발견’, 그리고 ‘수술’이다. 하지만 췌장암은 조기 진단이 어려운 암종에 속해, 진단 당시 수술이 가능한 경우는 전체 환자 중 25% 정도에 불과하다. 나머지 75% 환자에게는 화학요법이나 방사선 치료 등 수술이 가능한 상태로 만들기 위한 치료가 우선 진행된다.

그러나 항암제의 발전과 함께, 수술이 불가능했던 진행성 췌장암 환자들에게 ‘선행항암치료 후 수술’이 가능해지는 사례가 늘어나고 있다. 이번 NeoFOL-R 연구는 수술이 가능했던 기존 1, 2기 환자에게도 선행항암치료를 적용하는 것을 목표로 한다. 미세 암 전이를 사전에 예방하고, 이미 발생한 종양의 크기를 줄여 완치 가능성을 높이는 것이 연구의 주요 목적이다.

연구가 의도한 대로 진행된다면, 기존 표준치료법 대신 ‘선행항암치료 후 수술’ 방식이 췌장암 치료의 표준치료법으로 자리잡을 근거가 생기는 셈이다.

 

수술에 앞선 항암치료의 효과 입증 기회

이번 연구에 사용되는 항암제 ‘폴피리녹스(FOLFIRINOX)’는 국내·외에서 췌장암 치료의 표준으로 사용되는 약물이다. 종양의 크기를 줄여 수술 성공률을 높이는 효과가 입증된 항암제이기도 하다. 다만, 1기와 2기 췌장암에서 선행항암치료의 효과를 입증한 대규모 연구는 부족하다.

이번 NeoFOL-R 연구는 이러한 점에 착안한 대규모 연구다. 여러 국가에서 다양한 조건을 가진 환자들을 대상으로 선행항암치료의 효과를 과학적으로 입증하는 것이 목표다. 이를 바탕으로 췌장암 치료의 새로운 지평을 열 것으로 내다보고 있다.

서울대병원 간담췌외과 장진영 교수는 “폴피리녹스를 이용한 선행항암치료는 1기, 2기 췌장암에 대한 임상 연구가 부족해 국내에서는 보험 적용에 한계가 있다”라며 “이번 연구를 통해 환자들에게 효과적인 항암제를 적용하는 등 췌장암 치료 성과를 크게 향상시킬 수 있을 것”이라고 말했다.