[이연호의 과학 라운지]⑦암이 보내는 의문의 택배 '엑소좀'

[편집자주]최근 서울대 공대가 내년부터 신입생 중 고등학교 때 물리Ⅱ를 배우지 않은 학생들은 ‘물리학 기본’ 수업을 의무적으로 이수하도록 규정을 개정했다. 물리학 등 기초과학에 대한 준비를 못 하고 대학에 들어온 신입생들이 물리학 강의를 따라가는 데 어려움을 겪으면서 대학 측이 물리학 기초 교육을 강화하기로 한 것이다. 수학, 화학, 물리학, 생물학 등 기초과학의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않다.

분리된 엑소좀(화살표)을 전자현미경으로 본 모습. 사진=한양대.

특히 인공지능(AI), 사물 인터넷(IoT), 빅데이터 등 첨단 정보통신기술(ICT)이 이끄는 4차 산업혁명 시대를 맞아 그 중요성은 점차 더 커지고 있다. 하지만 대개의 경우 기초과학은 어렵고 낯설게만 느껴져 피하고 싶은 것도 사실이다. 기초과학의 세계에 쉽고 재미있게 발을 들여 보자는 취지로 매주 연재 기사를 게재한다. 과학기술정보통신부 산하 연구기관인 한국과학창의재단의 전국 초·중·고등학생 대상 과학 교육 프로그램인 ‘다들배움’에서 강사로 활동하는 과학커뮤니케이터들과 매주 인터뷰를 진행하고 그 중 재밌는 내용들을 간추려 독자들에게 제공한다.

[이데일리 이연호 기자] 가장 무서운 게 무엇인가. 각자의 경험과 인식에 따라 수많은 답이 나올 것이다. 그렇다면 앞의 질문을 조금 더 구체적으로 ‘가장 무서운 질병은 무엇인가’라고 바꿔 본다면. 이번엔 답이 상당히 간추려질 것이다. 그리고 아마 상당수의 사람들은 바로 ‘암’이라고 답할 것이다. 우리나라 사망원인 1위의 끔찍한 질병이지만 인류는 여전히 암을 정복하지 못했고 암에 정복당해 생명 연장의 꿈을 포기하기 일쑤다. 이처럼 인류가 암에 속수무책인 이유는 암 발견 시점이 지나치게 늦기 때문이다. 암 환자의 상당수는 이미 말기까지 진행되고서야 자신이 암환자임을 알게 된다.

하지만 암을 조기에 발견할 수 있다면 어떻게 될까. 생존률은 급격히 높아진다. 유방암을 예로 들어보면 말기인 4기에 유방암 진단을 받으면 생존률은 22%밖에 되지 않는다. 반면 1기에 발견하면 생존률은 거의 100%에 이른다. 거의 모든 암이 마찬가지다. 우리는 주로 정기 건강검진에서 자기공명영상(MRI)이나 컴퓨터단층촬영(CT)와 같은 영상진단기기를 찍어 암 발생 여부를 판단하지만 가격이 비쌀 뿐만 아니라 조기 검진은 사실상 힘들다. 그런데 놀랍게도 우리 신체 내부에 조기경보장치가 있다. 그것은 바로 엑소좀(Exosome)이라는 이름의 유전정보를 포함하는 생체 나노입자다. 이 엑소좀을 잘 이용하면 조기검진을 통해 암으로 인한 사망률을 현저히 낮출 수 있게 된다.

머리카락 굵기의 10만분의 1 수준인 30~ 100나노미터(nm)정도인 이 엑소좀은 모든 세포에서 분비되는 세상에서 가장 작은 택배다. 세포내에서 세포가 갖고 있는 물질을 잘 포장한 상태로 분비된다. 암세포라고 예외는 아니다. 암세포 역시 끊임없이 자신만이 갖고 있는 암 전이 특이 단백질을 포장해 엑소좀 택배를 보내고 이것을 받은 세포들은 암세포처럼 변하게 된다. 암세포에서 나온 엑소좀이 암을 옮기는 악역을 맡는 것이다. 즉 채혈한 피에서 암 전이 단백질이 들어있는 엑소좀 택배가 발견됐다면 우리 몸 속 어딘가에는 암세포가 숨어 자라고 있다는 의미가 된다. 즉 엑소좀을 잡아낼 수 있는 키트만 개발된다면 싼 값으로 조기에 암을 진단할 수 있게 되는 것이다.

과학자들은 비단 이 엑소좀을 이용한 진단은 암뿐만이 아니라 알츠하이머, 파킨슨병, 당뇨와 같이 세포가 병들어 생기는 질병은 모두 진단이 가능할 것으로 예상하고 있다. 또 엑소좀은 혈액은 물론 소변과 침에도 존재해 이를 잘 활용만 하면 암 등 여러 질병을 조기에 진단할 수 있다. 다국적 제약사들을 중심으로 엑소좀을 이용한 진단 기술이 상용화를 앞두고 있는 가운데 우리나라에서도 지난해 한양대학교 홍종욱 바이오나노학과 교수와 김성훈 서울대 의약바이오컨버전스연구단 단장이 엑소좀을 비파괴적 방법으로 분리하는 마이크로시스템을 세계 최초로 개발하면서 암으로부터의 인류 구원이라는 꿈을 점차 밝히고 있다.

도움말=이선호 과학커뮤니케이터(‘2018 서바이벌 토크전쟁 톡워’ 대상 수상자)