혁신적인 비침습성 조기 암 진단 기술이 영국 서섹스대학(University of Sussex) Peter Townsend 교수 연구진에 의해 개발됐다.
인류가 아직 정복하지 못한 난치병 중 하나인 암 만큼 조기 진단이 중요한 질병도 없을 것이다. 얼마나 조기에 발병 사실을 알 수 있느냐에 따라 환자의 생존가능성이 결정되기 때문이다.
Townsend 교수 연구진이 개발한 암 진단 기술은 조직을 채취하지 않아도 되는 비침습성 진단기술로 기존의 비침습성 암 진단 기술 보다 진단 능력이 혁신적으로 향상된 기술로 평가된다.
이 새로운 암 진단기술은 자외선 조사해서 유발된 발광으로부터 정상 세포조직과 암 세포조직을 구별해내는 방법으로 초기 암 발생단계에서도 암세포를 발견이 가능하다.
하지만 연구진이 이러한 성공을 이룰 수 있었던 이유는 광 검출기의 효율을 혁신적으로 향상시킬 수 있었기 때문이다.
Townsend 교수의 설명에 따르면 광증배관(photomultiplier tubes) 형태의 재래식 광 검출기의 광전음극(photocathode)은 광 흡수 효율이 낮기 때문에 정상세포와 암세포를 구별할 수 없다고 한다. 하지만 광전음극의 표면 형태를 조절하면 광 흡수 효율을 기존의 1~2%에서 거의 100%까지 향상이 가능하다는 것.
하지만 광전음극의 광 흡수 효율을 이렇게 향상시키려면 광전음극 표면에서 일어나는 빛의 흡수와 전자의 전달과정(electron transport processes)에 대해 면밀한 이해가 필요하기 때문에 연구진은 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해서 여러 변수들을 모델링 하는 연구를 병행했다.
모델링 연구를 전담한 소프트웨어 엔지니어 Natalia Beloff의 설명에 따르면 이러한 작업을 통해 광전음극 표면의 설계를 최적화 시켜 검출기의 감도를 극대화가 가능해진다고 한다.
Beloff와 그의 연구진은 근적외선 영역에 대한 광전음극의 감도가 최대화 되는 표면 형태를 찾고자 노력했다고 한다. 근적외선 영역은 자외선에 의해 여기(exciting)된 세포가 방출하는 빛에 해당하는 파장영역이기 때문이다.
세포의 자외선 유발 발광(UV-induced luminescence) 파장은 세포조직간 거리나 피부로부터의 거리에 따라 달라진다.
광전음극의 감도 향상을 통해 연구진은 '생물학적 표지(biological marker)' 없이도 정상세포와 암세포를 구별이 가능한 놀라운 기술을 확보할 수 있게 됐다.
연구진의 이번 연구 결과가 상용 암진단기기 개발에 기폭제가 될 것으로 기대하고 있다. 그러나 연구진이 이번에 개발한 진단기술은 피부암이나 유방암 등에는 좋은 결과를 줄 수 있으나 뼈나 위장처럼 몸속 깊숙이 있는 장기에 발생한 암 진단에는 사용이 불가능할 것으로 예상된다.
(KISTI해외기술동향)