"엑소좀 유전 물질 검출 기술이 차세대 시퀸싱(Next-generation sequencing, NGS) 기술 및 중합효소연쇄반응(Polymerase chain reaction, PCR)에 직접적인 적용이 가능해 많은 연구가 엑소좀의 유전 물질 마커(marker)에 집중되고 있다."

임형순 하버드 의과대학(Harvard Medical School) 교수는 지난 27일 국가지식재산위원회가 발간한 정책자료집을 통해 이같이 말했다.

엑소좀은 인지질 막(Phospholipid membrane)에 싸여져 있는 나노사이즈 크기의 작은 소포체로 세포 외 소포체(Extracellular Vesicles, EV)라는 명칭으로도 사용되고 있다.

임형순 교수는 "세포외 소포체 내 RNA 분석에 있어서 NGS 기술은 세포 외 소포체의 전체 전사체를 발견하고 스크리닝하기 위한 강력한 도구"라며 "다만 높은 비용과 많은 양의 샘플이 필요한 점은 NGS 분석을 수행하는 데 있어 주요 고려 사항이 될 수 있다"고 설명했다.

NGS 기술은 전체 세포 외 소포체 내 RNA에서 전체 스펙트럼을 특성화할 수 있어 다양한 세포에서 유래한 세포 외 소포체의 서로 다른 하위 집단 내에서 복잡한 RNA 물질의 존재를 밝힐 수 있다는 것.

임 교수는 "NGS 기술로 표적 RNA의 염기서열을 확인할 수 있으면 PCR 또는 드랍렛 디지털 PCR(droplet digital PCR, ddPCR) 등과 같은 핵산 증폭 기술을 사용해 표적 염기서열을 선택적으로 증폭하고 효과적으로 검출할 수 있다"고 덧붙였다.

실제로 미국 'Exosome Diagnostics'는 PSA 수치가 상승해 전립선 생검(biopsy)을 고려하고 있는 환자의 위험도 평가하는 ExoDx 전립선(EPI) 테스트를 개발했다. 이 테스트는 해당 RNA 분석을 통해 전립선암의 존재를 예측하는 위험 점수(EPI score)를 제공한다. 이 EPI 테스트는 미국 식품의약국(FDA)으로부터 획기적인 기기 지정을 받은 최초의 엑소좀 기반 액체생검 검사로 엑소좀 분석을 통한 암 진단 응용의 가능성을 보여줬다.

임 교수는 "이러한 분석은 액체생검 기반 암 진단을 위한 세포 외 소포체의 RNA 및 무세포 DNA의 다중 분석으로 이어질 가능성이 있지만 엑소좀 분석이 실제 임상에 적용되기 위해서는 특정 세포에서 유래된 엑소좀을 선별적으로 구별해내고 그 선별된 엑소좀 내에서의 다중 마커 검출이 필수"라고 강조했다.

혈액 등 생체 유체 샘플에는 다양한 세포에서 배출된 엑소좀이 공존해 있기 때문에 분리한 엑소좀 전체를 대상으로 하는 분석은 그 정확도가 떨어지는 제한성이 있으며 암을 비롯한 여러 질병은 그 분자적 하위 유형에서 다양한 이질성을 보이기 때문에 단일 마커에 대한 분석보다는 여러 마커를 발굴하고 이를 조합해 사용하는 다중 마커 접근법이 요구된다.

임 교수는 "여러 임상 연구에서 암의 다양한 이질성으로 인해 단일 마커로는 그 민감도가 낮아 이를 다양한 마커 조합을 통해 극복하는 임상 연구들이 발표됐다"며 "더 나아가 이런 다중 마커를 통해 얻게 된 정보가 계속 축적돼 나아간다면 향후 머신 학습 등의 인공지능 기법을 활용한 분석 방법으로 더욱 주목받게 될 것"이라고 마무리했다.

한편, 엑소좀 저널 논문 출판 및 특허 추이를 보면 2017년 기준 논문 출판 건수는 987건, 특허 건수는 288건이었으며 5년 후 논문 출판 건 3,530건으로 3.6배가량 급증했으며 특허 건수 또한 863건으로 3배 가까이 증가했다.

미국 국립보건원(NIH) 연구비 추이는 2015년부터 급격히 증가했다. 2015년 기준 1,000만달러도 도달하지 못했던 엑소좀 연구비는 2021년 3억 5,000만달러를 돌파했다.