폐암 환자에게 안전하고 정확한 조기 진단방법 개발
고려대 홍성회 교수 연구팀,
폐암을 혈액 검사만으로 조기 진단할 수 있는 획기적인 방법이 나왔다.
고려대 바이오시스템의과학부 홍성회 교수 연구팀은 혈액 검사를 통해 폐암을 진단할 수 있는 ‘GCC2 바이오 마커’를 개발했다.
* GCC2 (grip and coiled- coil domain- containing protein 2) : 세포 내 골지체에 존재하는 소낭-막 결합 유도 단백질로 소포체를 막과 가깝게 하여 결합을 유도하는 역할을 한다
※ 논문명 : GCC2 as a New Early Diagnostic Biomarker for Non-Small Cell Lung Cancer
※ 저자 : 정혜선(공동 제1저자, 고려대), 최병현(공동 제1저자, 고려대), 김현구(교신저자/고려대 구로병원), 홍성회(교신저자/고려대)
폐암은 전 세계적으로 가장 높은 발병률과 사망률을 기록하고 있으며, 진단 시기에 따른 5년 생존율이 높지 않다. 생존율을 높이기 위해서는 조기 진단이 가장 효과적이다.
매년 폐암 검진 가이드라인을 권고하고 있지만, 흉부 X선, 저선량 컴퓨터 단층촬영 (low-dose computed tomography), 양전자방출 단층촬영 (positron emission tomography) 등은 비용이 많이 들 뿐만 아니라 방사선 노출 위험이 있어 반복해서 진행하기가 힘들다.
폐암의 조기 진단을 위해서는 위험도가 낮은 혈액 등 액체생검과 바이오마커를 이용한 진단법이 절실하다. 이번 연구팀이 발굴한 GCC2 바이오 마커는 폐암의 조기 진단에 뛰어난 성능을 보일 뿐만 아니라 말초 혈액에서 얻을 수 있는 GCC2+ 엑소좀의 확인을 통해서 증상이 없는 사람들을 대상으로 기본 혈액 검사만으로도 빠른 폐암 진단의 가능성을 보여줬다.
특히 환자의 조직을 채취하여 검사하는 조직 생검 (tissue biopsy)이 불필요한 방법으로 환자가 폐암 진단을 위해 감수해야 하는 불편과 위험을 최소화할 수 있다.
* GCC2+ 엑소좀(exosome) : GCC2가 발현되고 있는 엑소좀(50-150nm크기의 작은 소포체)
세포가 분비하는 작은 소포체인 엑소좀은 세포의 다양한 세포물질을 포함하고 있다.
연구팀은 정상 및 비소세포폐암(NSCLC) 세포가 분비하는 엑소좀을 서로 구별하는 새로운 바이오마커 GCC2 단백질을 발굴했다. GCC2 단백질은 세포내 골지체 (Gogi Apparatus)에 존재하는 막 단백질로써, 세포내 수송 역할을 수행한다. 해당 마커는 단백체 분석을 통해 폐암 세포주에서만 검출되었고, 폐암 병기 진행에 따라 증가하는 추세를 보였다. 따라서 폐암 병기 초기 단계에서 유의성 있게 높은 발현증가를 보여 폐암 진단에 탁월한 성능을 보였다.
폐암 초기(병기1기) 비소세포폐암 환자 혈장으로부터 분비된 엑소좀의 GCC2 단백질 발현양은 건강한 대조군보다 유의하게 높았다. 연구팀은 수신자 작동 특성 곡선(receiver operating characteristic curve, ROC curve)을 통해 엑소좀 GCC2의 진단 민감도(sensitivity) 와 특이도(specificity)를 진단한 결과 각각 90%와 75%로 나타났다. ROC 값 0.844는 GCC2 단백질이 정상 및 폐암 세포에서 분비된 엑소좀을 효과적으로 구별할 수 있다는 뜻이며, GCC2가 비소세포폐암를 조기에 진단할 수 있는 바이오마커임을 증명한다.
연구책임자인 홍성회 고려대 교수는 “폐암 환자의 생존율을 높이기 위해서는 조기 진단이 중요하지만 조직 생검 등의 방식은 환자에게 부담이 많이 가는 방식이다. 이번에 개발된 혈액을 통한 폐암 진단 방식은 환자들에게 안전하면서도 조기 진단을 통해 생존율을 높일 수 있을 것으로 기대된다”고 연구 결과에 대한 기대를 드러냈다.
이번 연구는 고려대학교 연구중심병원 사업 및 바이오의료기술개발 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 논문은 한국시간 10월 31일에 종양학(oncology) 분야의 우수한 학술지인 ‘cancers’ 온라인판에 게재되었다.
그림 설명
세포주에서 얻은 엑소좀의 특성 분석 (western blotting, 전자현미경, NTA) 및 단백체 분석을 통해 선정한 바이오 마커 GCC2의 발현량을 엑소좀에서 확인한 결과 정상세포주인 HPAEpiC에서는 검출되지 않고 폐암세포주에서만 검출되는 것을 확인하였다.
환자 혈장에서 엑소좀 마커인 CD63과 GCC2의 발현량을 비교한 결과 폐암 병기가 진행될수록 GCC2의 발현량이 증가하는 것을 확인하였고, ROC 분석 결과 T1aN0-T1bN0 (stage1) 폐암 환자를 대상으로 한 ROC 분석 결과는 민감도 90%, 특이도 75%로 조기 진단 마커로의 우수성을 확인하였다.
연구자 소개
<홍성회 교수, 교신저자>
1. 인적사항
○ 소 속 : 고려대학교 보건과학대학 바이오시스템의과학부
○ 전 화 : 02-3290-5636
○ 메 일 : shong21@korea.ac.kr
2. 학력
○ 고려대학교 이학박사 (2001)
○ 고려대학교 이학석사 (1996)
○ 고려대학교 학사 (1994)
3. 경력사항
○ 고려대학교 보건과학대학 학장 (2021 ~ 현재)
○ 한국연구재단 기초연구본부 생명과학단 전문위원 (2020.11 ~ 현재)
○ 한국유전학회 정보위원장(2017-2019), 학술위원장(2020), 기금위원장(2021~현재)
○ 한국줄기세포학회 홍보위원장(2019, 2020)
○ 고려대학교 보건과학대학 부학장 (2019 ~2020)
○ 고려대학교 기관 생명윤리위원회 전문위원 및 간사 (2017 ~ 2020)
○ 고려대학교 대학원 의생명융학과학과 주임 (2014)
○ 고려대학교 보건과학대학 바이오시스템의과학부 학부장 (2014)
○ 고려대학교 보건과학대학 임상병리학과 학과장 (2012 ~ 2013)
4. 전문분야 정보
○ 줄기세포생물학, 조직재생학 (치매, 파킨슨병, 헌팅톤병 등의 세포치료제 개발)
○ 유전자치료학 (폐암, 뇌종양 치료제 개발)
5. 연구지원 정보
○ 2018-2022 : 바이오의료기술 개발 사업 과제(혁신신약 발굴 사업)
○ 2020-2023 : 중견연구 과제
○ 2014-2022 : 연구중심병원 과제
<김현구 교수, 교신저자>
1. 인적사항
○ 성 명 : 김 현 구
○ 소속 및 직위 : 고대구로병원 흉부외과 교수
○ 생년월일 : 1969.08.04
○ 세부전문 : 폐식도외과
○ 연락처 : (이메일) kimhyunkoo@korea.ac.kr
2. 학력
○ 1988. 3. ~ 1993. 2. 고려대학교 의학사
○ 1998. 3. ~ 2000. 2. 고려대학교 대학원 흉부외과학 석사
○ 2000. 3. ~ 2004. 2. 고려대학교 대학원 흉부외과학 박사
3. 경력사항
○ 2015 ~ 현재 : 고려대학교 의과대학 교수
○ 2010 ~ 2015 : 고려대학교 의과대학 부교수
○ ~ 2011년 이전 : 고려대학교 의과대학 조교수
4. 자격사항
○ 자격 : 의사(1996, 58305), 전문의(2001, 797)
중환자의학세부전문의(2020, 764), 외상세부전문의(2019, 2010-18)
5. 외부활동 등
○ 2021.04 ~ 2023.04 : 대한기관식도과학회 홍보이사
○ 2020.08 ~ 2022.08 : 식품의약품안전처 중앙약사심의위원회 전문가
○ 2020.01 ~ 2022.12 : 대한흉부종양외과학회 총무이사
○ 2019.03 ~ 2021.03 : 대한기관식도과학회 이사
○ 2019.01 ~ 2020.12 : 대한나노의학회 학술교육이사
○ 2018.03 ~ 2022.02 : 식품의약품안전처 차세대 의료기기 100 프로젝트 멘토링
○ 2017.06 ~ 2019.06 : 식품의약품안전처 전문위원(의료기기)
○ 2016.10 ~ 2018.09 : 한국보건의료연구원 평가위원(신의료기술평가)
○ 2015.06 ~ 2017.06 : 대한외상학회 평의원
○ 2015.01 ~ 2016.12 : 대한나노의학회 기획이사
○ 2013.05 ~ 2017.08 : 보건복지부 평가관리전문위원(신기술개발분야)
○ 2013.01 ~ 2014.12 : 대한기관식도과학회 평의원
○ 2011.04 ~ 2011.09 : 대한흉부종양외과학회 The 6th Meeting of Asian Thoracic
Surgical Club 운영위
○ 2011.04 ~ 2013.03 : 대한기관식도과학회 간사
○ 2011.01 ~ 2012.12 : 대한폐암학회 간사
○ 2021.09 : Innovation 학회 주관(흉부종양외과 추계 공동 개최)
○ 2019.03 : Innovation In Thoracic Surgery 국제학술회의 주관
○ 2018.03 : Innovation In Thoracic Surgery 국내학술회의 주관
○ 2014.03 : 2nd Asian Single Port VATS 국내학술회의 주관
○ 2021년 고려대학교 석탑 연구상
○ 2018년 대한흉부종양외과학회 우수 연제상
○ 2017년 대한폐암학회 우수 구연상
○ 2016년 고려대학교 석탑 연구상
○ 2015년 유럽흉부외과학회 GRILLO Award (한국인 최초)
○ 2010년 2012년 2014년 2015년 대한기관식도과학회 우수 구연상
○ 2012년 아시아 임상종양학회 Merit Award
○ 2011년 대한암학회 GSK Award
○ 2010년 대한 폐암학회 최우수 구연상
○ 2005년 고려대학교 의과대학 동문 최우수 논문상
<정혜선, 공동 1저자>
1. 인적사항
○ 소 속 : BK21 정밀보건과학융합교육연구단
○ 전 화 : 02-940-2757
2. 경력사항
○ BK21 정밀보건과학융합교육연구단 연구교수 (2021.09 ~ 현재)
<최병현, 공동 1저자>
1. 인적사항
○ 소 속 : 고려대 한국인공장기센터
2. 경력사항
○ 고려대 한국인공장기센터 연구교수 (2021.03 ~ 현재)
