RNA 변형 분석을 이용한 액체 생검으로 대장암 조기 진단 정확도 95%

액체 생검은 간단한 혈액 채취를 통해 암의 징후를 찾는 검사입니다. 조직을 채취해야 하는 기존 생검과 달리, 액체 생검은 일반적으로 혈액을 순환하는 암세포의 DNA 조각에서 돌연변이 또는 변형 변화를 찾습니다.

액체 생검은 암이 진행됨에 따라 이를 탐지하고 모니터링하는 유망하고 비침습적인 방법이지만, 질병의 초기 단계에서는 민감도와 정확성이 떨어집니다.

시카고 대학의 과학자들은 DNA 대신 RNA를 사용하여 암을 감지하는, 더욱 민감한 액체 생검 검사를 개발했습니다.

대장암 환자의 혈액 샘플을 사용한 이 검사는 95%의 정확도로 질병의 가장 초기 단계를 감지할 수 있었으며, 기존의 상업용 비침습적 검사 방법보다 훨씬 우수한 성능을 보였습니다.

조기 진단의 어려움

종양 세포가 죽으면 세포가 분열되어 유전 물질 조각을 혈류로 방출합니다. 표준 액체 생검은 순환 무세포 DNA(cfDNA)라고 하는 이 부유 DNA를 이용하여 암을 진단합니다.

그러나 질병의 초기 단계에서는 종양 세포가 여전히 활발하게 성장하고 증식할 때 혈액에는 cfDNA가 거의 없습니다.

시카고 대학교 화학과 석좌교수이자 생화학 및 분자생물학과 교수인 추안 허 박사는 "이것은 조기 진단에 있어 큰 문제였습니다. 혈액에 종양 DNA가 충분하지 않았기 때문입니다."라고 말했습니다.
"이것은 대장암을 조기에 진단하는 데 있어 우리 모두에게 문제가 되어 왔기 때문에, 우리는 RNA를 사용하기로 결정했습니다."

허 박사는 Nature Biotechnology 에 게재된 "혈장에서 미생물군 유래 세포 유리 RNA의 변형이 대장암 샘플을 구별한다"라는 연구의 수석 저자입니다.

왜 RNA인가?

RNA는 DNA의 지시를 복제하고 수행하여 세포에 필요한 단백질을 생성하는 중간 단계의 유전 암호입니다. RNA 검사는 유전자 활동을 잘 나타내는 지표입니다. RNA가 존재한다는 것은 세포가 활발하게 활동하고 단백질을 생성하고 있음을 의미하기 때문입니다.

새로운 연구를 위해 대학원생인 주 청웨이와 허 연구실의 전 박사후 연구원(현재 홍콩과학기술대학교 교수)인 장리성 박사는 암 진단 및 검출에 cfDNA 대신 순환 세포 유리 RNA(cfRNA)를 사용할 가능성을 조사하기 시작했습니다.

미생물군 연구

이 연구는 인간 세포의 cfRNA 변형을 측정할 수 있을 뿐만 아니라 장내 미생물의 RNA도 검출할 수 있음을 보여주었습니다. 수십억 개의 박테리아가 우리와 함께 소화계에 공존하며, 암 발생 시 이들의 활동도 변화합니다.

"미생물이 분비하는 RNA는 암 환자와 건강한 사람 간에 유의미한 차이가 있다는 것을 발견했습니다."라고 허 박사는 말했습니다.
"장에서 종양이 자라기 시작하면 주변 미생물 군집이 염증에 반응하여 재편되고, 이는 주변 미생물에 영향을 미칩니다."

미생물군집은 인간 세포보다 훨씬 빠르게 재생되며, 더 많은 세포가 사멸하고 RNA 조각을 혈류로 방출합니다. 즉, 미생물 RNA의 변형을 측정하는 검사는 인간 종양 세포 DNA 기반 검사보다 훨씬 일찍 잠재적인 종양 활동을 감지할 수 있음을 의미합니다.

결과

• 대변에서 DNA나 RNA를 측정하는 기존의 상업용 검사법은 말기 암에서는 정확도가 약 90%에 달하지만, 초기 단계에서는 정확도가 50% 미만으로 떨어집니다.

• RNA 변형을 기반으로 한 새로운 검사에서는 전반적으로 정확도가 거의 95%에 달했으며, 암의 초기 단계에서도 높은 정확도를 보였습니다.

"RNA 변형이 암의 잠재적 바이오마커로 사용된 것은 이번이 처음이며, RNA 수치 측정보다 훨씬 더 신뢰성 있고 민감한 것으로 입증되었습니다."라고 허 박사는 말했습니다.
"이렇게 초기 단계에서 암을 진단할 수 있는 능력은 전례가 없습니다."