[ONT-나노포어 시퀀싱] 혈액 속 폐암 신호를 나노포어 기술로 RNA 메틸화까지 분석하는 새로운 진단법

 

연구내용 개요(ChatGPT)

 

 

안녕하세요?

NV2NGN입니다.

 

이번 글에서는 혈액 속 폐암 신호를 나노포어 기술로 RNA 메틸화를 분석하는 연구 결과를 살펴보고자 합니다.

 

암을 조기에 진단하는 것은 환자의 생존율을 크게 높일 수 있는 중요한 과제입니다. 최근에는 ‘액체생검’이라는 방법이 각광받고 있습니다. 액체생검이란, 혈액 등 체액에서 암세포에서 유래한 DNA나 RNA 같은 ‘순환 핵산’을 찾아내 암을 진단하는 기술입니다. 

기존에는 주로 DNA 염기서열(유전정보)만을 분석했지만, 최근에는 그 이상의 정보를 활용하려는 시도가 활발합니다. 

예를 들어, DNA나 RNA에 붙는 화학적 표지(후생유전학적 정보), 조각의 크기(프래그먼토믹스), 기타 화학적 특성까지 분석해 진단의 정확도를 높이고 있습니다.

이 논문에서는 특히 RNA의 ‘화학적 변형’—그 중에서도 ‘2'-O-메틸화’라는 표지—에 주목했습니다. RNA 메틸화는 암세포에서 특징적으로 나타날 수 있는 신호이지만, 기존에는 분석이 쉽지 않아 진단에 잘 활용되지 못했습니다. 연구진은 폐암과 연관된 리보솜 RNA 조각(약 22개 염기로 이루어진 작은 RNA)의 2'-O-메틸화 상태를 한 분자 수준에서 직접 분석할 수 있는 새로운 방법을 개발했습니다.

이 방법의 핵심은 ‘나노포어 시퀀싱’이라는 최신 기술입니다. 나노포어 시퀀싱은 RNA나 DNA가 아주 작은 구멍(나노포어)을 통과할 때 생기는 전기 신호를 읽어, 염기서열뿐 아니라 메틸화 같은 화학적 변형까지 실시간으로 감지할 수 있습니다. 

연구진은 구조에 맞는 어댑터를 붙여 표적 RNA만 골라내고, 이 신호를 인공지능(머신러닝)으로 분석해 메틸화 여부를 정확히 판별하는 시스템을 만들었습니다.

실제 실험에서는, 폐암이 의심되는 43명의 환자 혈액에서 추출한 액체생검 샘플에 이 방법을 적용했습니다. 

그 결과, 표적 RNA의 메틸화 상태를 92%의 정확도로 측정할 수 있었고, 메틸화 패턴이 폐암 환자와 비환자 사이에서 뚜렷하게 다름을 확인했습니다. 이 차이를 바탕으로 진단 알고리즘을 만들었더니, 암 환자를 구분하는 성능(AUC)이 0.84로 매우 우수했습니다.

이 연구의 의의는, 혈액 속 극소량의 RNA에서도 한 분자 단위로 메틸화까지 직접 분석해, 폐암 진단에 활용할 수 있는 새로운 길을 열었다는 점입니다. 이 방법은 기존 액체생검 기술과도 쉽게 결합할 수 있어, 앞으로 다양한 암 진단에 적용될 가능성이 큽니다. 또한, RNA의 다양한 화학적 변형을 진단에 적극적으로 활용할 수 있는 기반을 마련했다는 점에서, 정밀의료와 암 조기진단 분야에 큰 기여를 할 것으로 기대됩니다.

 

관련 용어를 아래 정리해 보았습니다.

 

 

Nanopore sequencing	나노포어 시퀀싱	DNA나 RNA가 작은 구멍(나노포어)을 통과할 때 전기 신호로 염기서열과 화학적 변형을 실시간으로 읽는 기술
RNA methylation	RNA 메틸화	RNA에 메틸기(화학 표지)가 붙는 현상. 암 등 질병에서 특징적으로 나타날 수 있음
2'-O-methylation	2'-O-메틸화	RNA의 특정 위치(2' 탄소)에 메틸기가 붙는 변형. 암 진단에 활용 가능
Liquid biopsy	액체생검	혈액 등 체액에서 암세포 유래 DNA/RNA를 분석해 암을 진단하는 방법
Circulating nucleic acid biomarker	순환 핵산 바이오마커	혈액 등에서 발견되는, 암 등 질병의 신호가 되는 DNA/RNA
Fragmentomics	프래그먼토믹스	DNA/RNA 조각의 크기, 분포 등 구조적 특성을 분석하는 분야
Single-molecule profiling	단일 분자 분석	개별 DNA/RNA 분자를 하나씩 직접 분석하는 방법
Machine learning classifier	머신러닝 분류기	인공지능을 이용해 데이터를 분류하는 알고리즘
Receiver-operating characteristic curve (AUC)	수신자 조작 특성 곡선 (AUC)	진단 알고리즘의 성능을 나타내는 지표. 1에 가까울수록 정확함
Epigenetic	후생유전학적	DNA/RNA 염기서열이 아닌, 화학적 변형(메틸화 등)에 의한 유전자 조절 현상

 

 

본 논문 링크입니다.

 

Nanopore based RNA methylation profiling of a circulating lung cancer biomarker - PubMed

 

 

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관련 서적입니다.

 

 

나노포어 시퀀싱 입문 | - 교보문고

 

 

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