이번 새로운 연구 결과는 금 나노입자가 암 생체표지자를 끌어당기는 능력이 뛰어남도 보여주고 있다. Central Florida 대학의 과학자인 Qun "Treen" Huo 박사가 개발한 이 새로운 시험법은 남성들에게 치명적인 암 중 하나인 전립선암을 조기에 진단하는데 큰 도움이 될 것으로 기대되고 있다. 

또한 이번 연구는 현재 전립선암 진단의 주류로서 지나치게 많이 실시되어야 하고 침습적인 PSA 시험법을 줄여줄 것으로 기대되고 있다. 이번 Huo 박사의 연구에 협력하고 있는 플로리다 병원 암센터의 비뇨기계 종양학자인 Inoel Rivera 박사는 “이번 결과는 매우 놀라웠다. 아주 간단한 시험이었지만 기존에 이용되어 온 PSA 시험법보다도 훨씬 뛰어났으며 가격 경쟁력도 높았다”고 밝혔다. 

암세포가 발달하기 시작할 때에 인체에서는 항체를 생성하는 변화가 발생하게 된다. Huo 박사의 시험법은 주근깨보다 1만 배나 작은 금 나노입자를 이용하여 이 면역 반응을 확인하는 것이라고 한다. 연구팀의 시험에서는 손끝을 바늘로 찔러서 얻어낸 혈액 몇 방울을 자체 제조한 금 나노입자와 섞어주면 특정 생체표지자가 나노입자의 표면에 들러붙으며, 이어서 특히 항체를 첨가하면 나노입자들이 하나로 응집되면서 점점 크기가 커지게 된다고 한다. 

과학자들 사이에서 금 나노입자는 빛츨 흡수하고 산란시키는데 특출한 효과가 있는 것으로 잘 알려져 있다. 때문에 Huo 박사와 그녀의 나노과학 기술센터 연구팀은 나노입자-작동 역동적 빛 산란 어세이(nanoparticle-enabled dynamic light scattering assay: NanoDLSay)로 알려진 빛을 이용하여 입자의 크기를 측정하는 기술을 개발하여 이용했다. 이 기술을 이용하여 금 나노입자의 크기를 확인함으로써 환자들이 전립선암이 발생했는지와 어느 수준으로 암이 진행되었는지를 확인할 수 있다고 한다. 

연구팀의 금 나노입자는 약 100nm 크기로서 구연산염 리간드가 부착되어 있다고 한다. 이 금 나노입자 용액을 혈액과 혼입하면 나노입자 표면에 여러 혈액 단백질들이 부착되게 된다. 이어서 PSA 특이 1차 항체를 함유하는 용액을 추가하고, 다시 1차 항체에만 결합하는 2차 항체 함유 용액을 추가하면 PSA가 결합된 금 나노입자들이 서로 연결되어서 응집되어서 큰 덩어리를 만들게 되는 것이다. 연구팀이 플로리다 병원과 전립선암 생체뱅킹 네트워크에서 얻어진 시료를 대상으로 한 시험에서 새로운 기술이 90~95%의 특이성과 50%의 민감도를 나타내는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 기존 PSA 시험법과 비교하여 현저히 개선된 효과를 보여주고 있다. 

금 나노입자를 이용하기 때문에 이번 시험이 비쌀 것으로 생각되지만 실제로는 그렇게 많은 비용이 들지는 않는다고 한다. 연구팀이 제조한 금 나노입자가 현탁된 용액은 작은 병 하나에 250 달러이지만, 이 용액으로 2500번 이상의 시험을 실시하기에 충분하다고 한다. Huo 박사는 “우리 기술의 차별되고 독창적인 점은 절차가 아주 단순하고 총 비용으로 1달러 이하가 소요되는 물질들이 요구된다는 점이다. 우리 기술의 낮은 비용 때문에 일반 병원의 진료실에서도 환자 대부분이 쉽게 시험을 받기를 희망하고 있다. 전립선암을 초기 단계에서 진단한다면 그 효과는 엄청나게 클 것"이라고 설명했다. 

전립선암은 폐암에 이어서 남성에게 2번째로 많이 발생하는 암으로 알려져 있다. 실제로 매년 전세계적으로 24만 명 이상이 전립선암으로 새롭게 진단되고, 2만 8000명 이상이 전립선암으로 사망하고 있다. 전립선암을 진단하는 가장 흔히 이용되는 방법은 PSA 시험법이지만 위양성(false positive) 결과가 발생하는 경우가 많기 때문에 반복하여 혈액을 채취해야 시험하게 된다. 더하여 PSA 시험법에 대한 최근의 연구 결과에서는 동전 던지기 결과보다도 신통치 못하다는 평가를 내리고 있다. 

연구팀의 NanoDLSay 기술을 이용한 전립선암 확인 시험 결과는 ‘ACS Applied Materials & Interfaces’ 최신호에 발표되었다. 또한 Huo 박사는 이번 결과를 6월에 워싱턴 DC에서 개최 예정인 ‘TechConnect World Innovation Summit & Expo’에 발표 및 시연할 계획이라고 한다. Huo 박사의 연구팀은 플로리다 병원 및 올란도의 VA 메디컬 센터를 포함하여 여러 곳에서 임상 검증을 받는다는 계획도 갖고 있다. 그녀는 이러한 임상 시험을 완료하고 2~3년 이후에 의사들이 자신이 개발한 새로운 기술을 이용하기를 희망하고 있다. 

더하여 Huo 박사는 다른 종류의 암의 진단에서도 NanoDLSay 기술을 적용할 수 있기를 희망하고 있다. 그녀는 “이 기술은 여러 종류의 암에 대한 범용 진단법이 될 잠재력이 있다. 우리의 목표는 주요 암을 모두 초기에 확인 진단할 수 있는 혈액 시험법 세트를 개발하는 것이며, 이들 혈액 시험법은 모두 동일한 기술과 절차에 기초하게 될 것”이라고 설명했다. Huo 교수는 이 기술을 상업화하려는 벤처기업인 Nano Discovery도 공동 창업했다. 이 회사는 의학연구 및 진단 목적에 특화된 시험 장치의 제조한다는 목표를 갖고 있다.