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- 암세포는 체내를 순환하는 화학 물질 방출하고 특정 냄새 흔적 남겨
- 개 후각으로 높은 적중률과 초기 단계에서도 암을 발견할 수 있다.
- 웜 칩이 사례의 70%에서 배양 배지에서 암세포를 감지할 수 있다고 추정

벌레가 폐암 냄새를 맡다.
종양의 더 나은 조기 발견을 위한 "웜 온 칩Worm-on-a-chip" 방법

동물에서 암의 조기 발견:
선충(Threadworms)는 분명히 냄새로 암세포를 인식할 수 있다. 실험에서 알 수 있듯이 사전 훈련 없이도 폐 종양 샘플을 향해 기어가는 것을 선호한다. 이 발견을 기반으로 연구원들은 미래에 조기 암 발견을 잠재적으로 촉진할 수 있는 "웜 칩"을 개발했다. 침습적 기술 없이 조기에 암을 진단하는 데 사용할 수 있다. 

▲ "worm-on-a-chip" 장치는 선충의 움직임을 추적하여 폐암 세포에서 나오는 냄새를 추적한다. © 장나리

암세포는 체내를 순환하는 화학 물질을 방출하고 특정 냄새 흔적을 남긴다.

이것은 개의 고도로 민감한 후각으로 인식할 수 있다는 것이 이미 밝혀졌다. 네 발 달린 친구는 높은 적중률과 초기 단계에서도 암을 발견할 수 있다. 개미는 또한 독특한 후각 시스템을 가지고 있으며 짧은 훈련 단계 후에 암세포와 건강한 조직을 구별할 수 있다.

웜 결정: 건강하거나 아픈가?

명지대학교의 최신식과 그의 동료들은 이제 암 조직의 조기 발견을 위한 훨씬 더 간단한 방법을 개발했다. “토양에 서식하는 선충 Caenorhabditis elegans는 특정 냄새에 끌리거나 쫓겨나는 것으로 이미 알려져 있다. 그래서 우리는 웜을 사용해 폐암을 탐지하는 아이디어를 생각해 냈다”고 최신식 교수가 설명했다.

이를 위해 그와 그의 팀은 규소 함유 고분자 폴리디메틸실록산으로 만든 칩을 제작했다. 이것은 채널로 서로 연결된 양쪽 끝에 함몰부가 있다. 연구자들은 한쪽 끝에 폐암 세포를 포함하는 배양 배지를 한 방울, 다른 쪽 끝에 건강한 폐 섬유아세포를 포함하는 배지를 배치했다. 그들은 약 1밀리미터 크기의 작은 선충을 칩 중앙에 놓고 그들의 행동을 관찰했다.

▲ 선충 Caenorhabditis elegans는 분명히 퇴화된 세포의 냄새를 선호한다. © Heiti Paves/ CC-by-sa 4.0

암 냄새는 벌레의 음식과 비슷할까?

결과:
약 1시간 후 더 많은 벌레가 건강한 폐 세포보다 암세포가 있는 배지로 기어가기로 결정했다. 대조적으로, 후각 수용체가 돌연변이에 의해 변경된 벌레는 이러한 선호 행동을 나타내지 않았다. 이러한 테스트를 기반으로 연구자들은 웜 칩이 사례의 70%에서 배양 배지에서 암세포를 감지할 수 있다고 추정한다.

추가 연구에 따르면 특정 냄새 분자가 벌레를 암세포가 포함된 배지로 유인하는 것으로 나타났다. 여기에는 꽃 냄새를 방출하는 휘발성 유기 성분 2 에틸-1-헥산올도 포함됐다. 최의 동료인 장나리는 "C. 엘레간스가 폐암 조직이나 2-에틸-1-헥산올에 끌리는 이유를 알지 못하지만 이 냄새가 그들이 좋아하는 음식의 냄새와 비슷하다고 생각한다"고 설명했다.

추가 테스트 예정

최 교수팀은 앞으로 웜 칩의 정확도와 감도를 더욱 향상시킬 수 있기를 희망한다. 이를 위해 그들은 실제 테스트 전에 벌레를 암세포 배지에 노출시켜 암 특유의 냄새에 대한 "기억" 형성을 자극할 수 있기를 바란다. 연구원들은 또한 이 방법이 소변이나 타액에도 효과가 있는지 또는 벌레가 다른 유형의 암을 구별할 수 있는지 여부를 미래에 확인하기를 원한다.

이제 첫 번째 테스트가 작동했으므로 의료 응용 프로그램을 추가로 조사해야 한다. 최 교수는 “의사들과 협력해 우리의 방법이 환자의 폐암도 조기에 발견할 수 있는지 알아낼 것”이라고 설명했다. 암의 조기 진단은 환자의 사망률을 줄이기 위해 특히 중요하기 때문이다.
(ACS Spring Meeting 2022)
출처: American Chemical Society (ACS)

[더사이언스플러스] No Science No Future

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