홈 흑색종 검사: 생체검사 대체용 미세바늘 패치

미시간 대학 연구진에 따르면, 언젠가는 피부 패치와 2줄 시험지를 사용해 집에서도 흑색종 검사를 할 수 있을 것으로 보인다. 이는 집에서 하는 코로나19 검사와 비슷하다.

ExoPatch라 불리는 미세한 별 모양 바늘이 달린 새로운 실리콘 패치는 쥐의 건강한 피부와 흑색종을 구별할 수 있었습니다.

패치와 검사는 집에서 빠르게 흑색종을 검사할 수 있는 방법을 제시하며, 환자가 생검이나 혈액 채취 없이도 가장 공격적인 형태의 피부암을 조기에 발견하는 데 도움이 됩니다.

미시간 대학교 화학공학과 교수이자 Biosensors and Bioelectronics 저널에 게재된 이 연구의 공동 저자인 수니타 나그라트는 "별 모양의 바늘은 찌르기가 더 쉽고 덜 아프지만 너무 작아서 피부의 가장 바깥층인 표피에만 침투하고 혈관은 뚫지 않는다" 고
말했다.

ExoPatch 마이크로 니들은 길이가 0.6mm에 불과하고 팁 너비가 100나노미터(0.0001mm) 미만이며, 표피 세포 사이의 공간을 채우는 간질액에서 세포가 분비하는 작은 거품인 엑소솜을 포획하는 젤로 코팅되어 있습니다.

이전에는 엑소좀이 세포가 폐기하기 위해 버리는 단순한 "쓰레기"라고 여겨졌습니다. 하지만 실제로 엑소좀에는 세포가 신호를 교환하는 데 사용하는 DNA와 RNA 조각이 포함되어 있습니다. 암세포 엑소좀은 종양 세포가 도착하기 전에 조직이 종양 세포를 받아들이도록 준비시켜 종양의 확산을 도울 수 있습니다. 이러한 엑소좀을 검출하면 기존 방법보다 조기에 암을 진단할 수 있을 것입니다.

엑소패치를 덮고 있는 젤에는 아넥신 V라는 단백질이 함유되어 있는데, 이 단백질은 엑소좀을 끌어당겨 마이크로니들 표면에 부착시킵니다. 피부에서 패치를 떼어낸 후, 산에 담가 겔을 녹이고 엑소좀을 용액 속으로 방출시킵니다. 그런 다음 시험지를 용액에 담급니다.

• 샘플에 흑색종 엑소좀이 포함되어 있는 경우 두 개의 밴드가 나타납니다.

• 
  그렇지 않은 경우 에는 COVID-19 검사와 마찬가지로 스트립이 하나 있습니다.

"피부가 하얗고 점이 있는 사람은 6개월마다 병원을 방문하여 생검을 받아 암 여부를 확인해야 합니다.
이 검사는 집에서도 할 수 있고, 바로 결과를 확인할 수 있으며, 양성이면 피부과 전문의를 만날 수 있습니다."
라고 나그라트는 말합니다.

이 개념을 증명하기 위한 첫 단계로, 연구진은 인간 피부와 두께와 구성이 유사한 돼지 조직 샘플에 ExoPatch를 시험했습니다. 현미경을 사용하여 미세 바늘이 피부 속으로 약 350~600나노미터 깊이로 침투하는 것을 확인했습니다. 참고로, 인간 팔뚝의 표피 두께는 약 18,300나노미터입니다.

ExoPatch가 피부에서 흑색종 엑소좀을 포획할 수 있는지 시험하기 위해 연구팀은 마우스 피부 샘플을 실험했습니다. 절반은 건강한 마우스의 피부 샘플이고, 나머지 절반은 인간 흑색종 종양의 일부를 주입한 마우스의 피부 샘플이었습니다. ExoPatch를 도포한 지 15분 후, 고배율 현미경 아래에 놓았습니다.

미시간 대학교 화학공학과 대학원생이자 이 연구의 공동 저자인 스콧 스미스는 "현미경 이미지를 보았을 때, 엑소좀이 미세바늘에 얼마나 잘 부착되었는지, 그리고 예상대로 크기가 30~150나노미터 범위에 있는 것을 보고 기뻤습니다."
라고 말했습니다.

엑소좀이 엑소패치에 잘 부착된 것을 확인한 후, 연구진은 젤을 녹여 샘플을 시험지에 통과시켰습니다. 이 시험은 흑색종 샘플과 건강한 조직을 성공적으로 구별했습니다. 두 번째 시험지의 강도는 흑색종 샘플에서 3.5배 더 높았습니다.

ExoPatch는 건강한 조직에 비해 흑색종 샘플에서 11.5배 더 많은 엑소좀 단백질을 회수하여 암 엑소좀을 선택적으로 포획하는 능력을 보여주었습니다.

다음 단계는 인체를 대상으로 한 파일럿 연구이며, 이후 이 기술을 실제 임상에 적용하기 위한 임상시험이 진행될 예정입니다. ExoPatch 젤 코팅은 흑색종 외에도 폐암, 유방암, 대장암, 전립선암, 뇌암 등 고형암과 관련된 다른 암에서 분비되는 엑소좀을 검출하도록 변형될 수 있습니다.

나그라스는 "이 패치는 피부 아래 체액에서 질병 특이적 엑소좀을 포집하도록 설계된 최초의 패치입니다.
이 접근법의 잠재력은 엄청납니다."
라고 말했습니다.