서울온케어의원 개발연구실은 휴대형 나노포어 시퀀서와 자체 인공지능(AI) 기술을 활용한 대장암 재발 감시용 순환종양 DNA(ctDNA) 검사 분석 설계 기반을 구축했다고 22일 밝혔다. 이번 연구는 공개 데이터 기반 시뮬레이션과 실제 혈장 검체를 활용해 기술적 타당성을 확인한 단계로, 향후 임상시험과 규제 절차를 거쳐 의료현장 적용 가능성을 검증할 계획이다.
연구의 목표는 대장암 수술 후 재발 여부를 환자가 부담 가능한 비용으로 반복적으로 확인할 수 있는 검사 체계를 마련하는 데 있다. 기존 ctDNA 기반 최소잔존질환(MRD) 검사는 높은 비용과 중앙실험실 중심의 검사 체계로 인해 반복적인 추적관찰에 한계가 있었다. 연구진은 휴대형 나노포어 시퀀서를 활용해 검사 접근성을 높이고 비용 부담을 줄이는 방향으로 기술을 개발하고 있다.
이번 연구의 핵심 성과 가운데 하나는 혈액 배경 신호의 영향을 최소화할 수 있는 1244개의 독립 메틸화 마커 패널을 구축한 것이다. 혈장 내 무세포 DNA(cfDNA)는 대부분 정상 혈액세포에서 유래하기 때문에 암 조직에서 확인되는 메틸화 마커를 그대로 사용할 경우 위양성 가능성이 높아질 수 있다.
이에 연구진은 대규모 대장암 메틸화 데이터를 분석해 종양 판별 능력과 혈액세포에서의 낮은 신호, 통계적 독립성을 기준으로 후보 마커를 선별했다. 최종 선정된 1244개 마커는 해외에서 개발 중인 대규모 메틸화 패널과 비교 가능한 수준의 규모를 갖췄다.
연구진은 해당 마커를 설계에 사용하지 않은 독립 공개 데이터에 별도의 재학습 과정 없이 적용해 성능을 검증했다. 그 결과 판별 성능(AUC)은 0.94~0.95 수준으로 재현됐으며, 서로 다른 분석 장비 환경에서도 일관된 성능을 유지한 것으로 나타났다. 실제 혈장 검체에서도 종양 신호의 방향성이 동일하게 확인돼 분석 설계의 신뢰성을 확보했다.
또 다른 핵심 기술은 PCR-free 검출 구조다. 나노포어 시퀀싱은 화학적 변환(bisulfite)이나 유전자 증폭(PCR) 과정 없이 DNA 원분자의 메틸화 정보를 직접 분석할 수 있는 것이 특징이다. 이를 통해 메틸화 정보를 그대로 유지하면서 검사 공정을 단순화하고 시약 비용을 절감할 수 있으며, 휴대형 장비에서도 활용 가능한 기반을 마련했다.
서울온케어의원 개발연구실은 1200개 이상의 독립 메틸화 마커 패널과 PCR-free 검출 방식을 결합해 저비용으로 반복 가능한 ctDNA MRD 검사 개발의 분석적 토대를 마련했다는 데 이번 연구의 의미가 있다고 설명했다.
대장암은 수술 후에도 상당수 환자에서 재발이 발생하는 암종으로 알려져 있다. 재발은 영상검사나 종양표지자(CEA)에서 확인되기 이전부터 혈액 내 미세한 종양 DNA 형태로 나타날 수 있어 조기 감시의 중요성이 지속적으로 강조되고 있다.
이번 기술은 혈장 속 무세포 DNA의 메틸화 정보와 DNA 단편 신호를 함께 분석해 재발 위험을 추정하는 방식이다. 시퀀싱은 나노포어 장비를 활용하고, 저농도의 종양 신호를 분석하는 AI 알고리즘과 메틸화 마커 설계 기술이 핵심 경쟁력으로 제시됐다.
연구진은 향후 통계 기반 검출기에 설명 가능한 머신러닝 기법을 접목해 AI가 분석 결과뿐 아니라 판단 근거까지 함께 제시할 수 있도록 개발을 이어갈 계획이다.
현재 연구는 공개 데이터 분석과 실제 혈장 검체를 통한 기술적 타당성 확인 단계에 머물러 있다. 앞으로 실제 장비를 활용한 재현성 평가와 검출한계 확인을 위한 습식 실험, 임상시험 등을 순차적으로 진행할 예정이다.
또한 서울온케어의원을 중심으로 임상 성능시험을 준비하고 있으며, 기관생명윤리위원회(IRB) 심의와 식품의약품안전처 사전상담 등 관련 규제 절차를 진행할 계획이다. 이후 검증 결과와 규제 진행 상황에 따라 체외진단 의료기기 허가와 제도권 진입도 추진한다는 방침이다.
이찬용 서울온케어의원 대표원장은 "대장암 환자가 재발 여부를 보다 이르게 확인하고 경제적 부담 없이 반복적으로 검사를 받을 수 있는 환경을 만드는 것이 목표"라며 "초정밀 진단 경쟁보다 환자의 접근성과 안전성을 우선으로 하면서 객관적인 근거를 바탕으로 단계적인 검증을 진행하겠다"고 말했다.
유범석 서울온케어의원 개발연구실 총괄은 "이번 성과는 나노포어 기반의 저비용 대장암 재발 감시를 위한 분석 설계를 구축했다는 데 의미가 있다"며 "1244개 독립 메틸화 마커 패널과 PCR-free 검출 구조라는 기반 기술을 마련했으며, 향후 습식 실험과 임상 검증을 통해 임상적 성능을 확인해 나갈 계획"이라고 밝혔다.
){kind=small}
){kind=small}
){kind=small}
){kind=small}