mubiop

나노기술 기반 HPV 바이러스 검사: 연구 우선순위 및 결과 재검토

개요

EU 집행위원회는 젠더 혁신 프로젝트 진행 연구원에게 제7차 유럽연합 공동연구 프로그램(FP7 프로젝트)하에 진행되고 있는 프로젝트 분석을 요청했으며, 그 중 진단용 나노기술 기반 다중 생물학적 검사 플랫폼인 NANO-MUBIOP(Enhanced Sensitivity Nanotechnology-Based Multiplexed Bioassay Platform for Diagnostic Applications)프로젝트를 분석했다. 본 사례연구는 젠더 혁신 사례, 성•젠더 분석 방법 및 젠더 혁신 분석 방법을 적용해 얻을 수 있는 부가가치 분야를 탐색했다

도전과제

인두유종바이러스(HPV)은 ‘모든 자궁경부암의 원인으로 알려져 있으며’ 항문암, 구강암, 구인두암 및 생식기암과 같이 남녀 모두 걸릴 수 있는 암을 유발할 수 있다고 한다(WHO, 2008b). 매년 자궁경부암으로 약 27만 5천여 명이 사망한다. 이 중 80%는 의료 서비스가 제대로 제공되지 않는 국가에서 일어나고 있다(Sankaranarayanan et al., 2012). 기존 HPV 바이러스 검사는 민감도와 특이성이 높지만 높은 비용 때문에 개발도상국에서는 사용되지 않고 있다(Cuzick et al., 2008). 저비용, 고성능 검사가 개발도상국에 제공 된다면 개도국의 의료서비스가 전반적으로 향상될 것이다.

성•젠더 분석 방법: 연구 우선순위 및 결과 재검토

HPV 바이러스 진단을 위해 새로운 기술을 설계하면서 NANO-MUBIOP 프로젝트 연구진은 남미, 카리브해 지역, 아프리카 사하라 사막 이남 지역, 멜라네시아, 중남 아시아 및 동남 아시아와 같이 의료보건 시스템이 열악한 국가에서도 사용할 수 있도록 특정 기능에 우선순위를 두었다. 이런 특징은 대부분 역학적, 발암성 차이를 보이는 HPV 바이러스 종류를 구별할 수 있는 기술적 기능, 낮은 간접비용과 간단한 설치〮도입 등 실질적이고 조직화된 특징을 포함하고 있다.

젠더 혁신:

    저비용 HPV 바이러스 검사 개발. NANO-MUBIOP 프로젝트를 통해 저비용의 HPV 바이러스 검사를 위한 플랫폼을 개발하고자 한다.

젠더 혁신 분석 적용을 통해 후속연구에서 얻을 수 있는 부가가치

  • 1. 잠재 사용자 파악하기
  • 2. 열악한 자궁경부암 검진의 원인 이해하기
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도전과제
배경: EU 집행위원회의 FP7 의 NANO-MUBIOP 프로젝트와 자궁경부암을 치료하기 위한 기존 방법
젠더 혁신 1: 저비용 HPV 바이러스 검사 개발하기
젠더 혁신 분석을 통해 후속연구에서 얻을 수 있는 잠재적 부가가치
첫 번째 부가가치: 잠재 사용자 파악하기
성•젠더 분석 방법: 성(性)과 젠더와 상호작용하는 요소 분석
두 번째 부가가치: 열악한 자궁경부암 검진의 원인 이해하기
성•젠더 분석 방법: 연구의 우선 순위 및 결과 재검토
결론
 

도전과제

약 40종류의 HPV 바이러스가 생식경로에 염증을 유발할 수 있다(Trottier et al., 2009). 이 중 13 종류는 자궁경부암을 유발할 수 있는 ‘고위험군’이다(Bhatla et al., 2010; Muñoz et al., 2003). HPV 바이러스에 감염되면 자궁경부암으로 이어질 가능성이 100%이며 남성은 음경암, 여성은 외음부암을 포함해 남녀 모두 걸릴 수 있는 항문암, 구강암 등을 유발할 수 있다(WHO, 2008b).

세계보건기구(WHO: World Health Organization)는 바이러스 검사의 중요성을 강조하며 ‘HPV 백신이 도입되었어도 효과적인 자궁경부암 검사에 대한 보조금 지원을 소홀히 하거나 보조금을 전용해서는 안 된다’고 밝혔다(WHO, 2009). 최근 인도와 중국에서 진행된 연구를 보면, 의료서비스가 부족한 지역에서 저렴한 HPV DNA 검사 도입이 진행중인 자궁경부암 유발율과 사망률을 크게 낮출 수 있다고 밝혀졌다(Sankaranarayanan et al., 2009; Qiao et al., 2008). 명심해야 할 점은, 진단용 나노기술 기반 다중 생물학적 검사 플랫폼인 NANO-MUBIOP(Enhanced Sensitivity Nanotechnology-Based Multiplexed Bioassay Platform for Diagnostic Applications)은 다른 검사와 마찬가지로 검사를 위한 플랫폼 개발용으로, HPV바이러스를 예방하거나 치료하는 도구는 아니다.

배경

유럽연합 집행위원회의 FP7 하에 진행되고 있는 NANO-MUBIOP 프로젝트와 자궁경부암을 치료하기 위한 기존 방법

bio-probe array nanstructure on solid support NANO-MUBIOP 프로젝트는DNA를 증폭하지 않고 나노입자를 활용해HPV와 같은 바이러스를 탐지할 수 있는 생물학적 검사 플랫폼(bioassay platform)을 개발하고자 한다. 아직 초기 개발 단계지만 각 목표 DNA에 맞는 DNA 탐침을 활용한 생물학적 검사 플랫폼으로 개발될 예정이다. DNA 탐침을 슬라이드와 같은 딱딱한 기질판(solid substrate)에 배열한 후 카르보시기 실리카(carboxylated silica) 나노입자가 있는 상태에서 DNA를 포함한 분석물(analyte)에 노출시킨다. 이 때 이 분석물들은 모든 바이오 타깃(bio-targets)에 흔한 DNA 서열과 상호 보완적인 일반 탐침과 함께 기능화된다(Fallani, 2010; Tóth et al., 2010; Tóth et al., 2012). 이 나노입자를 DNA 분석물과 결합하면 슬라이드 위에 있는 탐침과 DNA의 결합을 촉진하고 안정화시킬 수 있다. DNA 분석물과 결합된 나노입자는 빛을 통해 탐지될 수 있다. (NANO-MUBIOP 기술을 설명해 주는 상기 이미지 참조)

생물학적 표본은 PCR(polymerase chain reaction)을 통한 DNA 증폭과 같은 기존의 방법을 사용하지 않고 NANO-MUBIOP 플랫폼에서 바로 분석할 수 있다. 다양한 종류의 탐침을 슬라이드 위의 특정 영역에 올려놓아 기능화시키면 특정 HPV의 변형 DNA 서열 등 DNA 타깃을 식별할 수 있다(Tóth et al., 2011; Liguri et al., 2010).

포괄적인 자궁경부암 관리는 NANO-MUBIOP기술을 활용한 검사를 포함한다. 자궁경부암은 조기에 발견됐을 시 치료가 가능하기 때문에 자궁경부암 검사는 매우 중요하다. 의료 서비스가 잘 보급된 국가에서는 자궁경부암이 조기에 발견되는 경우가 많다. 따라서 의료 서비스가 잘 제공되지 못해 늦게 발견해 치료가 늦어지거나 아예 받지 못하게 되는 국가 환자에 비해 생존율이 높다(Parkin et al., 2006). 현재 많은 종류의 자궁경부암 검사가 활용되고 있다. 좌측 차트는 자궁경부암 예방 및 검사에서 NANO-MUBIOP 프로젝트의 활용도를 보여준다.


젠더 혁신 1: 저비용 HPV 바이러스 검사 개발하기

NANO-MUBIOP 프로젝트 연구진은 합리적인 비용의 HPV 바이러스 검사를 개발하기 위해 노력 중이다. HPV 바이러스 검사는 있지만 비용이 높고 복잡해서 보급률이 제한적이다. NANO-MUBIOP 연구진은 NANO-MUBIOP기술을 통해 다음과 같은 혜택을 제공하려 노력한다.

  • 1. 검사 실행 비용 및 보급 비용을 낮추기 위해 저렴한 검사 비용 및 기계시설 간접비용(Trisolini et al., 2008a)
  • 2. 세포, DNA 검사와 비교해 기계 사용법이 간단하고 장비를 조작하는 사람이 거의 필요가 없는 기술 개발(검사 및 검사 내용 해석 시스템은 필요함)(Trisolini et al., 2008a).
  • 3. 다른 DNA 검사와 비교해 더 빠른 검사 결과 도출(Trisolini et al., 2008a).
  • 4. HPV 바이러스 종류를 구분할 수 있는 기능(Trisolini et al., 2008a).
  • 5. 남성뿐만 아니라 여성 환자의 표본 검색할 수 있는 기능(Fallani, 2010).

젠더 혁신 분석을 통해 후속연구에서 얻을 수 있는 잠재적 부가가치

첫 번째 부가가치: 잠재 사용자 파악하기

NANO-MUBIOP 기술의 잠재 사용자를 파악하기 위해 성•젠더와 교차하는 요소를 분석 할 수 있다. 추후 이 타깃 고객의 요구사항에 맞춰 기기를 설계하기 위해 연구 우선 순위 및 결과 재검토할 수 있다. (아래 성•젠더 분석 방법 참조)

성•젠더 분석 방법: 성•젠더와 교차하는 요소 분석

HPV 바이러스는 전세계 남녀불문하고 질병을 유발하고 사망에까지 이르게 한다. 하지만 HPV와 관련된 질병의 부담은 성별, 지리적으로 불공평하게 나눠져 있다.

  • 1. 성별, 종류별로 나눈 HPV 바이러스 관련 질병: HPV 바이러스와 관련된 암은 대부분 자궁경부암이기 때문에 94%는 여성에게 나타난다(WHO, 2008b).

    아래 차트는 Parkin et al., 2006에 있는 데이터로 도출되었다.

  • 2.위치별로 나눈 HPV 바이러스 관련 질병: HPV 바이러스로 인한 암의 84%는 개발도상국에서 나타난다(Parkin et al., 2006). 특히 자궁경부암으로 인한 사망 환자는 의료 서비스가 제대로 공급되지 못하는 지역에서 나타난다. (아래 차트 참조)
  • death from HPV by WHO member states 2004

두 번째 부가가치: 열악한 자궁경부암 검진의 원인 이해하기

NANO-MUBIOP 프로젝트 연구진은 개발도상국에서도 사용될 수 있는 HPV 바이러스 검사를 개발하기 위해 노력하고 있다(Trisolini et al., 2008a). 개발도상국에 있는 사용자 집단의 요구사항을 이해하기 위해서 추가적인 성•젠더 분석이 필요할 수 있다. (아래 성•젠더 분석 방법 참조)

성•젠더 분석 방법: 연구의 우선 순위 및 결과 재검토

자궁경부암 검사는 다음 네 가지 혁신을 통해 개선될 수 있다.

  • 1. 검사 비용을 줄여 더 많은 사람들이 검사를 받을 수 있도록 한다. 자궁경부암 검사는 선진국, 개발도상국을 막론하고 비용 대비 치료 효과가 크다. 즉 다른 의료적 개입에 비해 매 해 생존율 대비 비용이 낮다는 뜻이다(WHO, 2011; Goldhaber-Fiebert et al., 2008). 그럼에도 불구하고 개발도상국에서 자궁경부암 검사의 높은 비용이 검사 도입에 장애물이 되고 있다. 따라서 저소득 국가 여성은 선진국 여성에 비해 자궁경부암 검사를 받을 가능성이 낮다(Gakidou et al., 2008).
  • 시각검사, 세포검사, HPV 바이러스 검사 등 자궁경부암 검사비용에는 인건비, 일회용품(소모품) 비용, 의료기기 및 연구소(기기 사용 및 시설) 사용 관련 비용이 포함되어있다(Goldie et al., 2005). NANO-MUBIOP 프로젝트 연구진은 세포검사와 같이 특별 장비 교육을 받은 오퍼레이터나 DNA 증폭을 통한 HPV 바이러스 검사와 같이 최첨단 분자생물학 실험실이 없이도 검사가 가능한 저비용 자궁경부암 검사를 개발해 시각검사, 세포검사, HPV 바이러스 검사 비용을 절감하기 위해 노력한다(Trisolini et al., 2008a).

  • 2. 품질관리 개선을 위해 검사를 자동화한다. 자궁경부암 검사가 제공되는 국가에서도 저품질 검사 때문에 의료서비스의 품질이 저해될 수 있다. 개발도상국 여성 중 45%는 한 종류의 자궁경부암 검사이라도 받을 수 있지만 19%만이 효과적인 검사를 받는다(Gakidou et al., 2008). 특히 팹스미어(pap smear) 및 액상 세포진 검사(liquid cytology) 등 세포검사를 진행할 때 품질관리가 더 어렵다. 세포검사는 노동집약적이며 세포검사결과를 해석하기 위해서 집중적인 교육이 필요하다. 세포검사의 이런 특징 때문에 검사의 질을 저해할 수 있다(Cuzick et al., 2008). NANO-MUBIOP 프로젝트 연구원은 이와 같은 문제를 극복하기 위해 자동화된 검사 도입에 힘쓰고 있다(Trisolini et al., 2008c).
  • 3. 빠른 후속조치를 위한 검사 속도 강화: 세포검사와 DNA 증폭을 통한 HPV 바이러스 검사 등을 포함한 기존의 자궁경부암 검사는 후속 검사까지의 시간이 길다. 따라서 통신, 대중교통 시설이 제한적인 개발도상국에서는 후속 검사를 받는 비율이 낮을 때가 많다(Bosch et al., 2008).
  • 4. HPV 바이러스 아형을 구분해 구체성을 제고한다. 특정 HPV 바이러스로 인해 유발하는 자궁경부암 발병은 전세계적으로 작은 차이만을 보인다. 예를 들어 HPV 16형과 18형이 북미에서 발병하는 자궁경부암의 76%, 중남미에서 발병하는 자궁경부암의 65%, 다른 지역에서는 중간치 정도의 원인이 되고 있다.
  • HPV 바이러스의 종류와 자궁경부암 유발율의 관계가 지역마다 다른 이유는 아직 완벽히 이해되지 않고 있다(Clifford et al., 2005). 이에 대한 타당한 원인은 다음과 같다.
    • A. 면역유전학: 지역마다 특정 HPV 바이러스에 대한 민감성 및 면역성에 영향을 끼치는 유전적 다형성(genetic polymorphism)이 다를 수 있다(Hildesheim et al., 2002).
    • B. 다른 전염병: HPV 바이러스와 관련이 없는 전염병은 특정 HPV 바이러스 감염위험도에 영향을 끼칠 수 있다. 예를 들어 HIV와 관련된 면역결핍증은 다른 형의 HPV 바이러스 감염 위험에 비해 HPV 16형 바이러스 감염 위험을 증가시킬 수 있다(Strickler et al., 2003). 따라서 왜 HIV 감염이 흔한 아프리카 지역에서 유럽보다 HPV 16형 바이러스가 더 중요한 자궁경부암의 원인인지를 이해할 수 있다(Clifford et al., 2005).
    • C.비전염성 질병 및 질환: 의료서비스가 제대로 제공되지 않는 지역에서 영양실조는HPV 16형 외 다른 형의 HPV 바이러스 감염이 높은 이유를 설명해 줄 수 있다(Clifford et al., 2005).
유병률 차이의 원인이 무엇이든, HPV 바이러스 종류에 따라 유병률이 다르다는 사실은 다양한 HPV 바이러스 종류를 발견할 수 있는 HPV 바이러스 검사가 유용하다는 점을 강조한다.


다양한 종류의 HPV 바이러스는 위치에 따라 유병률에 차이가 있을 뿐만 아니라 자궁경부암을 유발하는 경향에도 차이를 보인다(Dahlström et al., 2010). 예를 들어 ‘HPV 18형은 다른 종류에 비해 자궁경부 내막 통로에 있는 병변을 발견하거나 시각화하는데 어려움이 있다’고 알려져 있다(Cuzick et al., 2008). 이런 이유 때문에 특정 HPV 바이러스를 발견할 수 있다면 치료효과의 가능성이 있다. 이에 따라 NANO-MUBIOP 프로젝트의 연구진은 ‘다중화(multiplexing)’를 기술 개발의 주요 우선순위로 삼았다(Trisolini et at., 2008a).

결론

NANO-MUBIOP 프로젝트는 개발도상국과 선진국의 HPV 바이러스 검사에서 필요한 주요 개선점을 발견했다. 아직 개발단계에 있지만 NANO-MUBIOP 프로젝트를 통해 남녀 환자를 위한 신빙성 있고 신속한 HPV 바이러스 검사 개발을 위해 노력하고 있다. 또 자동화 기능에 중점을 두어 기존 HPV 바이러스 검사의 높은 인건비를 절감할 수 있는 검사를 개발하려 노력한다. NANO-MUBIOP 프로젝트 연구진은 실험실용 프로토타입은 개발했으나 임상적으로 검증이 될 때까지 더 많은 작업과 연구가 필요하다(Fallani, 2010).



EU 집행위원회는 젠더 혁신 프로젝트 진행 연구원에게 제7차 유럽연합 공동연구 프로그램(FP7 프로젝트)하에 진행되고 있는 프로젝트 분석을 요청했다. 이에 따라 젠더 혁신 프로젝트에서는 FP7 프로젝트 중 진단용 나노기술 기반 다중 생물학적 검사 플랫폼인 NANO-MUBIOP(Enhanced Sensitivity Nanotechnology-Based Multiplexed Bioassay Platform for Diagnostic Applications)프로젝트를 분석했다. NANO-MUBIOP 프로젝트의 목적은 저비용의 HPV 바이러스 진단법을 개발하는 것이다. 본 사례연구는 젠더 혁신 사례, 성〮젠더 분석 방법 및 젠더 혁신 분석 방법을 적용해 얻을 수 있는 부가가치 분야를 탐색했다.

젠더 혁신:

약 40종류의 HPV 바이러스가 생식경로에 염증을 유발할 수 있다. 그리고 HPV 바이러스에 감염되면 자궁경부암으로 이어질 가능성이 100%이다. 또한 남성은 음경암, 여성은 외음부암을 포함해 남녀 모두 걸릴 수 있는 항문암, 구강암 등을 유발할 수 있다.

NANO-MUBIOP 프로젝트 연구원들은 저비용으로 받을 수 있는 HPV 바이러스 검사를 개발하기 위해 노력하고 있다. 현존하는 HPV 바이러스 검사는 비용이 높을 뿐만 아니라 검사 방법이 복잡하기 때문에 많이 도입되어있지 않다.

젠더 혁신 분석을 통해 후속연구에서 얻을 수 있는 잠재적 부가가치:

NANO-MUBIOP 프로젝트는 개발도상국에서 사용할 수 있는 HPV 바이러스 검사 플랫폼을 만들기 위한 프로젝트이다. 개발도상국에 있는 사용자 집단의 요구를 이해하려면 성〮젠더와 교차하는 요소 분석연구 우선순위와 결과 재검토 과정 이 필요하다. 약 83%의 HPV 관련 암이 개발도상국에서 발생한다. 따라서 NANO-MUBIOP 프로젝트 연구원들은 중남미, 카리브해 지역, 아프리카 사하라 사막 이남 지역, 멜라네시아, 중남 아시아 및 동남 아시아와 같이 의료보건 시스템이 열악한 국가에서도 사용할 수 있는 HPV 바이러스 검사 플랫폼을 개발하는 데 우선순위를 두었다.

본 웹사이트는 Gendered Innovations(http://genderedinnovations.stanford.edu)의 책임자(Londa Schiebinger) 허가를 받아 제작 되었습니다.
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