재미 한인 과학자가 주도한 미국 연구팀이 혈액 1㎖로도 암을 진단할 수 있는 기술을 개발했다.
미국 미시간대 화학공학과 윤현중 박사(사진)와 수니타 나가렛 교수 공동연구팀은 꿈의 물질로 불리는 `그래핀`을 이용해 미량 혈액에서 `순환종양세포`를 찾아낼 수 있는 기술을 개발했다고 2일 밝혔다. 연구 결과는 나노기술 분야 권위지로 꼽히는 `네이처 나노테크놀로지` 지난달 30일자(최신호)에 게재됐다. 순환종양세포는 암에 걸린 환자 혈액에 떠다니는 암세포를 말한다. 혈액을 따라 이동하다가 다른 부위에 암을 만들어 암을 전이시키는 원인으로 알려져 있다.
많은 과학자들이 간편하게 암을 진단하기 위해 미량 혈액에서 순환종양세포를 검출할 수 있는 기술을 연구하고 있다.
하지만 암세포를 잡아낼 수 있는 `포획률`이 낮아 진단 정확도가 낮았다.
연구팀은 그래핀을 산소와 결합시켜 만든 `그래핀 옥사이드`를 이용해 1㎖에 불과한 극미량 혈액으로도 순환종양세포를 검출해 낼 수 있는 기술을 개발했다. 연구팀은 금 표면 위에 나노미터(㎚ㆍ1㎚는 10억분의 1ｍ) 크기 그래핀 옥사이드에 암세포와 반응하는 `항체`를 붙인 진단 키트를 만들었다.
미국 미시간대 화학공학과 윤현중 박사(사진)와 수니타 나가렛 교수 공동연구팀은 꿈의 물질로 불리는 `그래핀`을 이용해 미량 혈액에서 `순환종양세포`를 찾아낼 수 있는 기술을 개발했다고 2일 밝혔다. 연구 결과는 나노기술 분야 권위지로 꼽히는 `네이처 나노테크놀로지` 지난달 30일자(최신호)에 게재됐다. 순환종양세포는 암에 걸린 환자 혈액에 떠다니는 암세포를 말한다. 혈액을 따라 이동하다가 다른 부위에 암을 만들어 암을 전이시키는 원인으로 알려져 있다.
많은 과학자들이 간편하게 암을 진단하기 위해 미량 혈액에서 순환종양세포를 검출할 수 있는 기술을 연구하고 있다.
하지만 암세포를 잡아낼 수 있는 `포획률`이 낮아 진단 정확도가 낮았다.
연구팀은 그래핀을 산소와 결합시켜 만든 `그래핀 옥사이드`를 이용해 1㎖에 불과한 극미량 혈액으로도 순환종양세포를 검출해 낼 수 있는 기술을 개발했다. 연구팀은 금 표면 위에 나노미터(㎚ㆍ1㎚는 10억분의 1ｍ) 크기 그래핀 옥사이드에 암세포와 반응하는 `항체`를 붙인 진단 키트를 만들었다.
윤현중 박사는 "일반적으로 평면구조에서는 암세포 포획률이 15~30%로 낮다"며 "나노 크기 물질을 이용해 혈액이 키트와 만나는 접촉면을 넓히자 암세포 포획률을 90% 가까이로 높일 수 있었다"고 설명했다.
연구팀은 개발한 진단 키트를 테스트하기 위해 미시간대 병원 암센터 연구진과 공동으로 유방암 환자 7명, 췌장암 환자 9명, 폐암 환자 4명에게서 진단 키트에 통과시켜 순환종양세포를 검출하는 데 성공했다. 현재 이 기술은 미국에 특허를 출원한 상태다.
연구팀은 개발한 진단 키트를 테스트하기 위해 미시간대 병원 암센터 연구진과 공동으로 유방암 환자 7명, 췌장암 환자 9명, 폐암 환자 4명에게서 진단 키트에 통과시켜 순환종양세포를 검출하는 데 성공했다. 현재 이 기술은 미국에 특허를 출원한 상태다.
출처 : MK News [원호섭 기자]
Sensitive capture of circulating tumour cells by functionalized graphene oxide nanosheets
Hyeun Joong Yoon1, Tae Hyun Kim1,2, Zhuo Zhang1, Ebrahim Azizi3, Trinh M. Pham1, Costanza Paoletti3, Jules Lin4, Nithya Ramnath3, Max S. Wicha3,5, Daniel F. Hayes3, Diane M. Simeone4,5 and Sunitha Nagrath1,5*
1Department of Chemical Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan 48109, USA, 2Department of Electrical Engineering and Computer Science, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan 48109, USA, 3Department of Internal Medicine, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan 48109, USA, 4Department of Surgery, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan 48109, USA, 5Translational Oncology Program, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan 48109, USA.
Correspondence to: Sunitha Nagrath
Abstract
The spread of cancer throughout the body is driven by circulating tumour cells (CTCs)1. These cells detach from the primary tumour and move from the bloodstream to a new site of subsequent tumour growth. They also carry information about the primary tumour and have the potential to be valuable biomarkers for disease diagnosis and progression, and for the molecular characterization of certain biological properties of the tumour. However, the limited sensitivity and specificity of current methods for measuring and studying these cells in patient blood samples prevents the realization of their full clinical potential. The use of microfluidic devices is a promising method for isolating CTCs2, 3. However, the devices are reliant on three-dimensional structures, which limits further characterization and expansion of cells on the chip. Here we demonstrate an effective approach to isolating CTCs from blood samples of pancreatic, breast and lung cancer patients, by using functionalized graphene oxide nanosheets on a patterned gold surface. CTCs were captured with high sensitivity at a low concentration of target cells (73 ± 32.4% at 3?5 cells per ml blood).
The spread of cancer throughout the body is driven by circulating tumour cells (CTCs)1. These cells detach from the primary tumour and move from the bloodstream to a new site of subsequent tumour growth. They also carry information about the primary tumour and have the potential to be valuable biomarkers for disease diagnosis and progression, and for the molecular characterization of certain biological properties of the tumour. However, the limited sensitivity and specificity of current methods for measuring and studying these cells in patient blood samples prevents the realization of their full clinical potential. The use of microfluidic devices is a promising method for isolating CTCs2, 3. However, the devices are reliant on three-dimensional structures, which limits further characterization and expansion of cells on the chip. Here we demonstrate an effective approach to isolating CTCs from blood samples of pancreatic, breast and lung cancer patients, by using functionalized graphene oxide nanosheets on a patterned gold surface. CTCs were captured with high sensitivity at a low concentration of target cells (73 ± 32.4% at 3?5 cells per ml blood).
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