혈중 암세포 기반 암 예후 예측 진단 융합기술 개발

Development of Convergence Core Technology for Cancer Prognosis from Circulating Tumor Cells

Electronics and Telecommunications Trends. Vol. 29, No. 5, Oct 2014, pp. 105-113

정문연 (Jung M.Y.) 바이오메드연구실 실장
이대식 (Lee D.S.) 바이오메드연구실 책임연구원
박정원 (Park J.W.) 바이오메드연구실 선임연구원
신영기 (Shin Y.K.) 서울대학교 약학대학교 부교수
김영덕 (Kim Y.D.) (주)에이비온 연구소장

Abstract

주치의에게는 암환자의 암 전이 여부가 초미의 관심사다. 암환자의 10명중 9명이 전이암으로 사망하기 때문이다. 암의 전이 초기에 그 전이 여부를 방사선 진단법으로 가능하지 않다. 혈액을 채취하여 암의 전이 유무를 진단 하는 기술이 개발되고 있다. 이 혈중 암세포는 혈구세포 10억개당 1~100개 정도의 극히 미량이 존재하여 암세포 분리기술이 특별히 잘 개발되어야 한다. 최근 마이크로바이오칩 형태의 분리기술이 큰 기술적 진화를 보이고 있어 본고에 소개하고자 한다. 이 기술은 한 가지 큰 의미를 갖는다. 그것은 암환자의 암 전이 모니터링에 필요한 도구가 될 수 있기 때문이다. 전이암세포 검출 키트로 전이암세포를 계수 하여 환자에게 투약한 항암제가 적합한지에 대한 답을 의사는 얻을 수 있다. 전이암세포 진단용 마이크로바이오칩 기술이 기존의 영상진단법만큼 중요한 임상 수단이 될 것으로 전망된다.

I. 머리말

1. 암 발생 및 사망률 추이

암은 심혈관 질환과 더불어 전 세계적으로 가장 높은 사망원인 중의 하나이며, 특히, 지난 50여 년간 암에 의한 사망률은 거의 감소하지 않았다(사망자 4명 중 1명이 암으로 인한 사망). 또한, 평균수명까지 생존시 암발생 확률은 34%(3명 중 1명)에 이르러 심각성을 더해준다. 세계보건기구의 2008년 세계 암보고서에 의하면 전 세계적으로 1,200만명이 새롭게 암으로 진단받고 700만명이 사망함을 알 수 있다((그림 1) 참조). 우리나라에 2008년 새롭게 암으로 진단받은 암발생자는 178,816명, 2009년 암으로 인한 사망자는 69,780명(보건복지부 통계자료(국립암센터 암등록 통계과)[1])이다. 매년 국내 암 발생환자의 수는 4%씩 증가하고 있는 추세이며 2015년에 추정되는 암발생율은 2008년 대비 51.4% 증가가 예상되고, 암사망율 또한 2015년에는 2009년 대비 15.9% 증가할 것으로 추정됨에 따라 암과의 전쟁을 선포해야 할지도 모른다.

(그림 1)

미래의 암 발생 추정[1]

2. 혈액 중의 암세포란?

암환자는 90% 이상의 경우, 원발성 암 성장(primary tumor growth)보다 암의 국소 재발(relapse) 또는 원격전이(metastasis)에 의해 사망하게 된다. 즉, 암의 침윤 및 전이 정도는 궁극적으로 암환자의 치료 예후를 결정함으로써 임상적으로 매우 중요하다.

최근 암 조기진단의 증가와 표적요법(targeted the-rapy)과 같은 치료법의 발전에도 불구하고 암은 여전히 사망원인의 많은 부분을 차지하고 있으며. 대부분의 암들은 아직도 수술적인 제거를 통해 완치될 수 있을 뿐이다. 원발 종양이 제거된 후에 암이 재발하는 것은 그 발병과정에 많은 인자들이 관여하는 것으로 보이며. 암 치료성적과 예후를 결정짓는 가장 중요한 요소 중 하나는 첫 진단 시 또는 치료 중에 전이된 암세포의 존재 여부이다. 암세포가 림프절이나 골수로 전이된 것을 ‘파종암세포(DTCs: Disseminated tumor cells)’라 하며, 말초혈액에도 존재하면 ‘혈중순환암세포(CTCs: Circulating tumor cells)’라 한다. 즉, CTCs는 암환자의 말초혈액 내에서 순환하는 암세포로 정의되며, 원발병소 또는 전이 병소로부터 떨어져 나온 세포이다.

종양세포가 전이되기 위해서는, 1) 원발암으로부터 지엽적 침윤이 일어나고 2) 혈관내로 유입되고, 3) 순환하다가, 4) 혈관을 빠져나오고, 5) 2차 지점에 정착한 후 증식하지 않은 상태를 유지하다가, 6) 착상함으로써, 임상적으로 관찰되는 암 전이가 일어난다((그림 2) 참조). 따라서, 혈관 내에서 떠돌고 있는 암세포(circulating tumor cells)의 존재 여부는 향후 발생하는 암 전이의 일반적인 표지자로 볼 수 있다.

(그림 2)

전이 cascade. CTCs[2]

혈중암세포는 1) 치료 예후인자로((그림3) 참조), 재발을 예측할 수 있고, 2) 치료제 효능 평가 및 관찰의 유용한 수단이며, 3) 임상적으로 쉽게 관찰하기 어려운 미세암 전이의 확인을 가능하게 한다는 점에서 유용한 바이오마커로 기대된다. 또한, 기존의 침습적 조직검사에 비해, 혈중 암세포 진단은, 비침습방식(non-invasive) 이라는 장점을 가지고 있으므로, 혈장 내 바이오마커들(CEA(Carcinoembryonic antigen), AFP(Alpha petoprotein), CA19-9(Carbohydrate antigen 19-9), PSA(Prostate specific antigen) 등) 진단과 더불어 유용한 암 진단기법으로 전망된다.

(그림 3)

환자의 생존에 대한 카플란 마이어 분석[3]

파종암세포(DTCs)의 중요성을 살펴보면, 모든 고형암의 20% 정도에서 전이가 발견되며 이것은 원발암이 무엇이건 약물과 방사선 치료에 저항성을 가지는 대표적 난치암의 형태라 할 수 있다[4].

또한 고형암의 진행에 있어 가장 중요한 것 중 하나는 원발암을 떠난 암세포가 타 장기로 가는 것이며, 이 중 가장 중요한 것 중 하나가 DTCs로 알려지기 시작하였으며 DTCs는 혈액 중에 분포하고 아주 작은 숫자이지만 골수에서 발견되는 것으로 알려져 있다((그림 4) 참조). DTCs 또한 CTCs와 유사한 임상적인 중요성을 가지고 있으며 CTCs와 거의 유사한 개념이라고 알려져 있으며 이것 또한 유방암의 경우 환자의 예후와 밀접한 연관이 있다고 보고되었다[6]. 전이에 의하여 골수에서 발견되는 DTCs도 CTCs와 유사한 중요성을 보이고 있으며 CTCs외에 DTCs의 임상적 유용성이 강조되고 있는 실정이다.

(그림 4)

DTCs가 혈액을 통하여 전이되는 과정 도해[5]

3. 혈중 암세포 진단법 개발의 중요성

전세계적인 체외 진단 시장은 2007년도 390억불에서 2012년도 500억불로 성장할 것으로 예상되며, 이 중 바이오마커 기반의 분자진단 분야는 2007년도 27억불에서 2012년도 51억불로 증가할 것으로 예상된다. 이 중 암 분자 진단 시장은 급속히 성장하는 분야 중의 하나이며, 연평균 30% 이상 성장하여 2014년에 30억불에 달할 것으로 예측된다[7].

혈중 암세포의 존재는 전이 초기단계(전이성 암세포의 존재)로 해석할 수 있으며, 혈중 암세포를 검출함으로써, 암의 조기진단 및 효과적인 치료를 가능하게 할수 있을 것으로 기대된다. 하지만, 이러한 혈중암세포는 1) 혈액 내 그 빈도가 극히 낮고(전체 세포 10억개당 암세포 1개 또는 백혈구 10⁶-10⁷개당 암세포 1개), 2) 혈액 내에서 망가지기 쉬운 상태이며, 3) 암세포들의 각기 다른 특성으로 인해, 그 유용성에도 불구하고 실제 혈중 암세포 진단법 개발에 어려움이 있다.

CTCs를 검출하는 데 있어서 두 가지 기술적 어려움이 있다. 첫 번째는 말초혈액 내 전체 세포에 비해 CTCs가 차지하는 개수가 매우 낮으므로 CTCs를 효율적으로 분리하는 것이 어렵다. 두 번째는 대상 세포를 성공적으로 분리한 후에 정확히 동정하는 것이 어렵다. 정확한 동정은 위양성(false positive)을 최소화하기 위해 필요한데, 위양성은 암환자의 올바른 치료법 선택에 부정적 영향을 줄 수 있기 때문이다. 따라서 말초혈액 내에서 CTCs를 효율적으로 분리하고 이를 정확히 동정하는 방법을 개발하는 것은 암환자의 진단 및 치료 후 추적조사에서 매우 중요한 의의를 가진다.

II. 종래의 혈중 암세포 검출기술의 한계

말초혈액에서의 CTCs 검출률이 낮은 이유 중 하나로 볼 수 있는 것은 방법상의 한계임. 유세포 분석(flow cytometry), 자기 세포 분리법(magnetic cell separation), 이중전기영동(di-electrophoresis) 등의 방법이 말초혈액에서 CTCs 검출률을 높일 수 있는 방법으로 제시되어 왔다. 수년간의 발전에도 불구하고 이러한 방법들은 여전히 연구분야에서만 유용할 뿐이고 효율성과 결과 재현성의 부족으로 인해 임상적 적용은 제한되고 있다. 최근 미국 식품의약국(FDA: Food and Drug Administration)에서 승인받은 CellSearch^TM System이 CTCs 검출시스템으로 임상 현장에 소개된 최초의 사례이다[8]. Veridex LLC(Warren, NJ, USA)에서 개발한 CellSearch^TM system의 경우, 환자의 혈액 7.5ml으로부터, EpCAM (Epithelial cell adhesion molecule)-positive cell을 분리하고, CK-positive, nucleus-positive, CD45-negative cells을 검출함으로써, 혈중 암세포 진단을 가능케 한다. CellSearch^TM system은 전이성 유방암(2004/2006년), 전이성 대장암(2007년), 전이성 전립선암(2008년)에 대해 FDA 승인되었다.

AdnaTest BreaseCancer(AdnaGen AG, Hanover, Germany; OncoVista, Inc., San Antonio, TX, USA)의 경우, 유럽에서 승인 받았으며 혈중 암세포를 암세포 특이적 antibodies를 이용하여 분리하고, RT-PCR(Reverse Transcription PCR) 반응을 통해, MUC1/HER2/GA733-2 발현을 검출함으로써, 혈중 암세포 유무 및 전이를 진단하고 있다.

현재 대부분의 혈중 암세포 진단은, EpCAM-positive 세포의 분리 및 농축에 기반하고 있다. 혈액 내 leukocytes가 EpCAM-negative이며, 상피세포에서 유래한 carcinoma의 경우, 암세포가 기본적으로 EpCAM을 발현하고 있다는 점에 착안되었다. 하지만, 1) 상피세포에서 유래한 암종의 경우 모든 혈중 암세포가 EpCAM-positive하지 않고(예, 유방암세포 60% EpCAM-positive, 전립선암세포 70% EpCAM-positive), 또한, 2) 상피세포에서 유래하지 않은 암종의 경우(예, melanoma) 혈중 암세포는 EpCAM-negative 인 점에서, EpCAM-based 기법은 한계를 가지고 있다. 예를 들어, CellSearch^TM system의 전이성 암세포 검출은 20-60% 정도에 그치고 있다(<표 1> 참조).

<표 1>

Ep-CAM 기반의 시스템을 활용한 CTC 측정[9] Detection of CTCs in Various Types of ng Immunornagnetic Enrichment

특히, 최근 연구결과에 의하면, 종양세포가 전이 초기단계에 침윤능력을 획득하고 혈관 내 유입되어 순환하는 동안, 상피세포의 특성이 감소하고 중간엽세포의 특성을 획득하게 되어(EMT: Epithelial-mesenchymal transition), EpCAM 발현수준이 감소하고, 줄기세포와 유사한 특성을 획득하는 변화가 일어나는 것으로 보고되고 있다((그림 5) 참조). 따라서, 혈액 내 백혈구 대비 1/10⁶-10⁷의 낮은 빈도로 존재하는 암세포를 효과적으로 검출하기 위하여, 기존 표적자 EpCAM의 한계를 극복할 수 있는 새로운 혈중 암세포 표면 표적자의 발굴이 요구되고 있다.

(그림 5)

CTCs 형성에서 EMT의 영향[10]

말초혈액을 통해 전신을 순환하는 암세포(CTCs)와 더불어 골수에서 검출되는 파종성암세포(DTCs)의 검출은 암의 조기 검진에서 중요한 인자로 사용될 수 있다. 예를 들어 유방암의 경우 CTCs가 많이 검출되는 말기 유방암환자는 특히 예후가 나쁘고 생존기간이 짧으며 DTCs가 검출되는 초기 유방암환자라도 뼈로 전이가 될 수 있는 확률이 높다고 알려져 있다. 아직까지 DTC의 검출기술은 연구개발이 미흡한 단계로 조기진단을 위하여 기술 개발이 필요성이 증대되고 있다.

기존 CTCs/DTCs 검출을 위한 방법으로는 면역세포 화학방법과 RT-PCR(Polymerase chain reaction) 검출법, CTCs/DTCs로부터 용출되는 단백질을 항체로 검출할 수 있는 EPISPOT assay 등이 있다((그림 6) 참조). 면역세포 화학방법의 경우 시간이 오래 걸린다는 단점이 있으며 RT-PCR법은 target mRNA(messenger RNA(Ribonucleic acid))의 불안정한 발현 및 정상세포에 비해 낮은 발현으로 인하여 검출이 힘든 점이 있다. EPISPOT assay의 경우 감도는 좋으나 CTCs로부터 표적 단백질이 반드시 용출되어야 한다는 점을 전제로 하며 단백질이 용출되는 세포를 분리하는 것이 어렵다는 단점이 존재한다((그림 7) 참조). 또한 암종에 따라 EPISPOT assay에 반응하지 않는 암세포들도 있다는 단점도 있다.

(그림 6)

CTC/DTC 검출의 기술 개요[11]

(그림 7)

EPISPOT assay[11]

III. 새로운 바이오마커 및 검출시스템의 필요성

1. 새로운 바이오마커의 필요성

앞서 언급한 것처럼 Ep-CAM만을 이용한 혈중 암세포 분리방법은 한계를 가지고 있다. Ep-CAM negative의 암세포도 존재하며, EMT에 의한 Ep-CAM 발현 감소로 CTC 검출에 있어 민감도와 정확도에 한계를 보이고 있다. 따라서, Ep-CAM negative 암세포와 전이능을 획득한 암세포를 검출하기 위해서 새로운 혈중 암세포 특이적 표적자가 요구된다.

Ep-CAM 이외의 CTCs의 특이적인 마커들을 찾아내고 또 미국의 Veridex system과 같은 장비가 국내에서 개발된다면 특이 마커들을 이용한 진단의 target뿐 아니라 치료를 위한 target을 동시에 얻을 수 있게 된다는 중요성이 있다. 전이가 이루어진 장소의 암세포는 끊임없이 자기재생(self-renewal)을 하며, 천 개 미만의 적은 세포수로도 실험동물 모델에서 종양을 만들 수 있을 만큼 대단한 악성 종양세포로써의 능력을 보유하고 있으며, 또한 필수적인 암 치료법인 방사선 치료에 놀라울 정도로 저항성을 가지고 있어 전이암의 씨앗이 되는 CTCs의 조기 제거는 암 치료의 성패를 가늠할 수 있는 바로미터로 점차 인식되고 있다. 최근에는 암의 전이을 방지하기 위하여 타 장기에 종양을 재 생성할 수 있는 능력을 가진 CTCs 타깃으로 하는 화학요법 및 이를 바탕으로 하는 치료프로토콜이 개발되고 있는 실정이다.

2. 기술적 현황에 의거한 필요성

CTCs 및 DTCs 환자 예후에 대한 내용을 본 연구진이 미국의학도서관의 정보원인 PubMed을 통하여 조사한 바에 의하면 현재는 개념 정립 단계이다. 이는 CTCs와 각종 암에 대한 예후 연관성에 대한 연구는 현재 출발선상에 있는 것으로 선도연구가 시행된다면 국내를 떠나 세계적으로 충분한 경쟁력을 가지고 있다는 의미이다. 단순히 CTCs만을 관찰/분석하지 않고 CTCs와 DTCs가 전이된 장소의 세포를 같이 분석하여 그 의미를 재확인하며 이를 환자 예후 및 생존기간과의 연관성에 대한 연구를 시행할 것이며 이는 개념 정립 단계이므로 세계적인 선도연구가 될 수 있으며 또한 한국인 특이적 CTCs 발굴 및 발굴 방법을 이용함으로 그 결과에 대한 경쟁력과 차별화가 가능한 연구로 사료된다. 국내에서 시행된다면 CTCs와 암종에 따른 임상적 예후를 판단에 대한 연구에 있어 국제적인 선점을 할 수 있을 것이라 확신한다. 이 글에서 제안하는 신개념 신기능 혈중 암세포 진단 소자 및 시스템의 개념도는 (그림 8)과 같다.

(그림 8)

혈중 종양세포 분리기술을 이용한 암 조기진단, 병기판단 및 예후관리를 위한 개념도

IV. 해외 기술개발 현황

CTCs는 보통 원발 부위에서 벗어나 말초혈관을 순환한다. 생존 가능한CTCs는 국소 침습(local invasion), 혈관 내 침습(intravasation), 순환(circulation), 정지(arrest), 혈관 외 유출(extravasation), 증식(proliferation)과 신혈관 생성(angiogenesis) 등 여러 단계를 통해 암 전이를 일으킨다. CTCs의 존재는 암의 진행과 전이에 중요한 지표가 됨으로 정확한 CTCs의 집계는 암 진단, 예측과 치료 반응 모니터링에 기여할 것으로 앞으로 더 기대된다. 말초혈액 샘플에서 CTCs의 희귀성으로 인해 CTCs의 수집, 특징화와 분석에 어려움이 있다. 그러므로 효율적인 CTCs의 감지를 위해 높은 민감성과 처리량, 고순도와 저비용 시스템에 대한 연구가 더욱더 필요하다.

CTCs 는 전이성 암환자의 경우에도 mL개만 존재할 정도로 매우 희귀하다. 따라서 매우 효율적인 세포분리 기술이 필수적이다. CTCs 분리를 위한 다양한 방법들이 개발되어왔는데, 다른 혈액세포들로부터 CTCs와 같은 단핵세포들을 분리하기 위한 전통적인 방법은 밀도차를 이용한 원심 분리 방법으로, Ficoll-Hypaque(GE Healthcare)나 Oncoquick(Greiner Bio-One) 등의 제품들이 상용화된 바 있다[2]. 또한 자성 입자와 자기장을 이용한 세포분리방법도 널리 이용되어왔다. 최근에는 미세유체 제어기술을 이용한 많은 CTCs 분리 및 분석기술들이 많이 보고 있다. 분리기술에는 크게 친화도 기반의 CTCs 분리기술, 크기, 밀도, 변형성 기반의 CTCs 분리기술, 유전영동 기반의 비표지 방식 CTCs 분리 기술이 있다. 분리된 CTCs 분석 기술로는 분자 분석법, 세포 분석법, 전기화학적 방법이 주가 되고 있다[12].

좀 더 구체적으로 살펴보면, 가장 대표적인 친화도 기반의 세포분리기술인 면역 자성 세포분리기술은 단클론 항체가 코팅된 자성 미세입자를 이용한 세포분리기술로, 강한 자기장에 의해 자성 미세입자로 라벨링된 세포들만 선택적으로 분리되는 원리를 이용한 것이다.

CellSearch라는 회사의 기술은 FDA 승인을 받은 기술로, EpCAM이 코팅된 자성 미세입자를 이용하여 혈액세포로부터 CTCs를 분리해낼 수 있는 기술이다. 하지만 이러한 기술은 분리효율이 높지 않으며, 분리된 세포의 순도는 0.1%에 불과하다.

Powell 등은 Mag Sweeper라고 하는 면역 자성 세포분리소자를 개발한 바 있는데, 그들은 분리된 암세포의 유전자 발현 패턴이 분리과정 이후에도 변하지 않는다는 것을 확인하였다[13].

미국에 Johnson & Johnson/Veridex사에서는 EpCAM-antibody가 conjugation되어 있는 마그네틱비드를 이용하여 Nucleus+, CK+, CD45-인 암세포를 검출하는 기술을 개발하였다. 본 기술을 이용한 CellSearch 시스템을 이용하여 여러 암종 및 전이성암을 검출할 수 있으나 검진비용이 비싸며 민감성이 상대적으로 낮은 단점이 있다.

Harvard University에서는 여러암종에 의해 over-expression되는 EpCAM에 specific하게 반응하는 EpCAM antibody를 코팅해 놓은 바이오칩을 이용하는 기술을 개발하였다. 암 세포 수를 비교적 정확하게 측정할 수 있으나, 바이오칩의 단가가 높고 칩을 이용한 측정방법임에도 시간이 오래걸리는 단점이 있다.

Yale University에서는 혈액 내의 종양 mRNA를 정량하여 암세포의 수를 측정하는 기술을개발하였다. mRNA의 발현율, mRNA의 불안정한 성질에 따라 결과의 오차가 나서 매번 다른 결과가 나올 가능성 있다는 단점이 있다.

Sysmax/Oncolys Biopharma사는 암세포 속에서 증식하는 바이러스를 이용해 혈액 중에 유리된 극히 미세하게 살아있는 암세포인 순환혈중세포를 발광시켜 고감도로 검출하는 기술을 개발하였다. 하지만, mRNA의 발현율, 그리고 mRNA의 안정성에 따라 결과의 오차가 차이가 발생하며 매번 다른 결과가 나올 가능성 있는 문제점이 있을 수 있다.

최근에는 전기화학적 방법을 이용하여 CTCs를 정량적으로 검출하는 방법들도 소개되었다. Chen 등은 96×96 CMOS(Complementary metal-oxide semiconductor) 전극 배열을 이용하여 세포의 임피던스를 측정하는 방식으로 단일 세포 수준에서 암세포를 계수하는 데 성공하였다[14]. Arya 등은 anti-EpCAM 항체가 코팅된 금 미세 전극을 이용하여 CV(Cyclic voltammetry) 방식으로 암세포의 농도를 측정하는 데 성공하였다[15].

최근 CTCs 검출을 위해 MGH M. Toner 교수 그룹에서는 CTC-iChip(micro-fluidic chips)을 발표했는데, 3가지 분리단계(debulking inertial focusing, immunomagnetic separation)를 거치는 구조로 되어있다. 이 시스템은 대량의 RBC(Red blood cells, 적혈구) 용해와 원심분리, 유세포 분석기(flow cytometry) 내 유체역학적인 sheath 흐름(hydro-dynamic sheath flow)과 자기활성 세포분리를 대체하기 위해 3 가지 미세유체 기반 분리 기능을 가지도록 제작하여 암세포 분리 특성을 보고하였다.

일반적인 기존의 MACS(Magnetic-activated cell sorting) 시스템에 비하여 마이크로칩 기술 기반 면역 자성학적 분석법은 시스템 규모를 축소함으로 보다 나은 유체 흐름 제어 및 자기장 제어 특성을 가지는 장점이 있다는 것을 이용하여 간단하면서도 정밀한 CTCs 분리 및 분석이 가능한 기술이라고 할 수 있다[16]. 하지만 소규모화는 채널 내 세포 막힘과 층류(laminar flow) 형성에 한계를 줄 수 있다는 단점이 있다 .

V. 맺음말

본고는 열거한 혈중 암세포가 무엇인지, 분리기술의 종류 등을 서술하였다. 끝으로 현시점에서의 혈중 암세포 분리기술 개발의 요약 및 중요성을 강조하면서 이 기고문을 마치고자 한다.

1) 혈중암세포 분리를 이용한 암 진단기술은 Immunicon이라는 회사에 의해 최초 개발되고 발표 되었으며, 이후 Johnson & Johnson에 넘겨져 FDA 승인을 받고 현재 상용화되어 있음.
2) 현재 이 암 진단기술은 비싼 진단비용으로 인해 국내에 들여오지 못하고 있는 상황임.
3) 2007년 이후 많은 연구그룹에서 마이크로/나노기술을 이용하여 혈중 암세포 분리를 더욱 신속하고 정확하게 분리할 수 있는 연구결과를 발표함.
4) 이들 기술이 마이크로칩 형태로 개발되고 있는 것은 성능 향상과 함께 기존 기술의 비싼 진단비용을 극복하기 위함.
5) 현재 마이크로/나노 기술기반의 혈중 암세포 분리를 이용한 암 진단 및 예후관리 기술은 국외의 많은 대학과 제약회사에서 핵심기술의 선점을 위해 치열한 각축을 벌이고 있는 상황이므로 조만간 다수의 기업들이 제품화를 통해 시장에 진입할 것으로 예상됨.
6) 현 상황에서 빠른 연구개발이 이루어지지 않는다면 중요한 암 진단분야에서 세계의 기술 수준에 뒤처지는 상황이 발생할 것임.
7) 국내에서는 아직 관련 연구개발이 미비한 상태이며, 국내 기술이 의료시장에 대한 국제경제력을 키우기 위해 이들 관련 기술개발이 시급함.
8) 외국의 원천 특허들을 피할 수 있는 독자적인 핵심 기술의 개발이 요구되며, 빠른 시스템화 기술개발을 통해 경쟁력이 있는 prototype을 제작하여 시장에 뒤처지지 않는 것이 현 시점에서 매우 중요함.

약어 정리

CTCs

Circulating tumor cells

DTCs

Disseminated tumor cells

EpCAM

Epithelial cell adhesion molecule

EMT

Epithelial-mesenchymal transition

mRNA

messenger RNA

RNA

ribonucleic acid

RT-PCR

Reverse Transcription PCR

PCR

polymerase chain reaction

CEA

Carcinoembryonic antigen

PSA

prostate specific antigen

FDA

Food and Drug Administration

AFP

alpha petoprotein

CA19-9

carbohydrate antigen 19-9

CMOS

Complementary metal-oxide semiconductor

cyclic voltammetry

MACS

Magnetic-activated cell sorting

RBC

Red blood cells

References

[1] 보건복지부(국립 암센터) 통계자료, 2010.

[2] C.L. Chaffer and R.A. Weinberg, “A perspective on Cancer Cell Metastasis,” Sci., vol. 331, no. 6204, 2011, pp. 1559-1564.

[3] M.C. Miller, G.V. Doyle, and L.W. Terstappen, “Significance of Circulating Tumor Cells Detected by the CellSearch System in Patients with Metastatic Breast Colorectal and Prostate Cancer” J. Onco. Dec. 9th, 2010.

[4] J.B. Aragon-Ching et al., “Lack of prognostic significance of prostate biopsies in metastatic androgen independent prostate cancer,” BJU Int, Sep. 10th, 2007, pp. 1245-1248.

[5] K. Pantel and R.H. Brakenhoff, “Dissecting the metastatic cascade” Nature Rev. Cancer. 2004, vol. 4, pp. 448-456.

[6] A. Daskalaki et al., “Detection of cytokeratin-19 mRNA-positive cells in the peripheral blood and bone marrow of patients with operable breast cancer,” Br J. Cancer, 2009, vol. 101, no. 4, pp. 59-597.

[7] Business Insight, 2009

[8] http://www.investor.jnj.com/releasedetail.cfm?ReleaseID=296494

[9] The Scripps Research Institute, “Methods for the detection of circulating tumor cells,” US Patent 8445225, Sept. 3rd, 2009.

[10] K. Pantel and C. Alix-Panabieres, “Circulating tumor cells in cancer patients: challenges and perspectives,” Trends Mol. Med., Sep. 16th, 2010, pp. 398-406.

[11] C. Alix-Panabieres, S. Riethdorf, and K. Pantel, “Circulating tumor cells and bone marrow micrometastasis,” Clin. Cancer Res., 2010, pp. 5013-5021.

[12] K.-A. Hyun and H.-I. Jung, “Advances and critical concerns with the microfluidic enrichments of circulating tumor cells,” Lab Chip, Jan. 7th, 2014, pp. 45-56.

[13] A. A. Powell et al., “Single cell profiling of circulating tumor cells: transcriptional heterogeneity and diversity from breast cancer cell lines,” PLoS One, 2012.

[14] Y. Chen et al., “CMOS high density electrical impedance biosensor array for tumor cell detection,” Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 173, Oct. 2012, pp. 903–907.

[15] S.K. Arya et al., “Anti-EpCAM modified LC-SPDP monolayer on gold microelectrode based electrochemical biosensor for MCF-7 cells detection,” Biosensors and Bioelectronics, 2013, pp. 446–451.

[16] E. Ozkumur et al., “Inertial focusing for tumor antigen-dependent and -independent sorting of rare circulating tumor cells.” Sci. Transl. Med., 2013.