“항문에 손가락 넣는 검사 부담” 줄어드나…소변 냄새로 전립선암 찾는다

인공 후각 바이오센서와 AI 결합
소변 냄새로 조기 진단 가능성 제시

소변 냄새만으로 전립선암을 높은 정확도로 찾아내는 인공지능(AI) 기반 진단 기술이 최근 개발됐다. 통증을 동반하는 조직검사나 불편함을 호소하는 기존 검사 부담을 줄일 수 있는 새로운 비침습 진단법으로 주목받고 있다.

강남세브란스병원 비뇨의학과 구교철 교수와 이화여대 식품영양학과 박태현 교수 연구팀은 인간의 후각을 모방한 바이오센서와 AI를 결합한 전립선암 진단 플랫폼을 개발했다. 연구 결과는 국제학술지 ACS Biosensors에 게재됐다.

현재 전립선암 선별검사에는 전립선특이항원(PSA) 검사가 널리 활용된다. 필요에 따라 직장수지검사와 MRI, 조직검사 등이 함께 시행되지만, PSA 검사는 전립선비대증이나 전립선염 등 다른 질환에서도 수치가 높게 나타날 수 있어 불필요한 추가 검사로 이어지는 경우가 적지 않다. 직장수지검사는 의사가 직장을 통해 전립선을 촉진하는 검사로, 일부 환자는 심리적·신체적 부담을 호소하기도 한다.

연구팀은 탐지견이 환자의 소변 냄새만으로 전립선암을 높은 정확도로 구별했다는 기존 연구에서 착안했다. 먼저 전립선암 환자의 소변에서 공통적으로 나타나는 휘발성 유기화합물(VOC)을 분석한 뒤, 사람의 후각 수용체를 모방한 바이오 나노 센서에 적용했다.

소변 속 냄새 분자가 후각 수용체와 반응하면 형광 신호가 변화하고, AI가 이 신호를 분석해 전립선암 여부를 판별하는 방식이다.



연구는 전립선암 환자 40명과 정상 대조군 33명 등 총 73명을 대상으로 진행됐다. 연구팀은 총 290개의 소변 샘플을 활용해 교차 검증을 실시하며 AI 모델의 신뢰도를 높였다.


그 결과 전립선암 진단에 핵심적인 역할을 하는 후각 수용체 3종(OR2W1·OR51E1·OR51E2)을 확인했다. 이를 기반으로 개발한 머신러닝 모델의 정확도는 89%였으며, 진단 성능을 평가하는 AUC는 0.964를 기록해 전립선암 환자와 정상인을 높은 수준으로 구분하는 성능을 보였다.


특히 연구팀은 기존 PSA 검사만으로는 파악하기 어려웠던 암의 공격성을 나타내는 글리슨 점수와의 연관성도 확인해 향후 진단뿐 아니라 예후 예측에도 활용 가능성이 있을 것으로 기대했다.


구교철 교수는 “소변을 이용한 간편한 비침습적 검사만으로 전립선암 진단 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 크다”며 “향후 대규모 임상 연구를 통해 실제 의료 현장에서 활용 가능한 진단 기술로 발전시켜 나갈 계획”이라고 밝혔다.


다만 이번 연구는 제한된 규모의 환자를 대상으로 수행된 만큼 실제 의료 현장에서 기존 검사를 대체하기 위해서는 추가 임상시험과 검증이 필요하다. 그럼에도 간단한 소변 검사만으로 전립선암을 조기에 선별할 수 있는 새로운 진단 기술의 가능성을 제시했다는 점에서 의미 있는 연구로 평가된다.