혈액 속 미생물 RNA 변형으로 대장암 초기 진단: 기존 한계를 뛰어넘는 새로운 접근법

혈액 기반 암 조기 진단의 새로운 돌파구

혈액에서 채취한 cfDNA(순환하는 세포 유래 DNA)는 다양한 암 진단에 널리 활용되어 왔지만, 암이 초기에 형성된 단계에서는 cfDNA의 농도가 낮아 민감도가 떨어지는 한계가 있었습니다. 특히 조기 발견이 중요한 대장암에서는 더욱 효과적인 진단법이 절실했습니다. 이를 해결하기 위해 연구진은 RNA의 '변형(메틸화 등)'에 주목하였고, 그 중에서도 대장암과 밀접한 관련이 있는 장내 미생물의 cfRNA 변형이 진단에 유용할 수 있다는 점에 착안하였습니다.

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LIME-seq: 초저량 cfRNA의 변형까지 감지하는 혁신적 시퀀싱 기술

연구팀은 cfRNA의 다양한 변형 패턴을 고해상도로 측정할 수 있는 LIME-seq (Low-Input Multiple Methylation Sequencing) 기법을 개발했습니다. 이 기술은 RNA의 메틸화 변형 정보를 민감하게 포착하며, 특히 RNA가 짧고 농도가 낮은 혈장에서도 정확한 분석이 가능합니다.
이 방법으로 확인한 cfRNA의 구성에서 주목할 점은 다음과 같습니다:

• 혈장 cfRNA의 약 20~40%는 미생물 유래였으며
• 다양한 미생물의 tRNA 및 rRNA 조각들이 존재했습니다
• 특히, 미생물 tRNA의 변형 패턴이 대장암 여부와 밀접하게 관련되어 있음을 발견했습니다.

 

혈장 cfRNA 내 다양한 RNA의 비율 및 미생물 유래 비율

 

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대장암 진단의 성과: RNA 변형 기반 모델의 우수한 성능

실제 임상 연구에서, 연구진은 대장암 환자 27명(0~III기)과 36명의 건강 대조군의 혈장을 분석했습니다. 단순히 미생물 RNA의 '양'만으로는 AUC 0.77에 머물렀지만, RNA의 변형 패턴을 추가 분석한 결과:

• AUC 0.98, 정확도 **95%**에 도달했습니다.
• 특히 대장암 0기 및 1기에서도 민감도가 93%에 달해 조기 진단에 탁월한 성능을 보였습니다.
• 더불어, 진단에 활용된 핵심 메틸화 변형 지점 12개를 선별하여 임상 적용에 최적화된 패널을 개발했습니다.

 

대장암 판별 정확도와 주요 미생물의 메틸화 기여도

 

또한, 대장암 진행 단계별로 특정 미생물의 메틸화 변형이 다르게 나타나 암의 진행 모니터링에도 응용 가능성이 있음을 확인하였습니다.

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적용 가능성과 미래 확장성

본 연구는 췌장암과 같은 비장내 암에서도 유사한 패턴이 관찰되었고, 이 방법이 대장암뿐만 아니라 다양한 암종과 면역 질환, 장내 염증성 질환 진단에도 확장될 수 있음을 시사합니다.

다만, 임상 대규모 검증이 필요하며, cfRNA 변형과 미생물 대사 활성 사이의 연관성에 대한 기전 연구도 병행되어야 합니다.

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한줄평

"대장암 진단의 새로운 장: 미생물 cfRNA 변형이 조기 진단의 키가 되다."

 

참고문헌 : DOI: 10.1038/s41587-025-02731-8