피 한 방울로 암을 미리 알 수 있을까?: 액체생검(liquid biopsy)의 진짜 실력

병리의사로 일하면서 매일 하는 일 중 하나가 조직검사 슬라이드를 들여다보는 것이다.
내시경으로 떼어낸 작은 조각, 수술로 제거한 종양, 피부에서 잘라낸 조직.
이런 것들이 유리 슬라이드가 되어 내 현미경 아래로 온다.
암인지 아닌지, 암이라면 어떤 종류인지, 이 모든 판단은 결국 실제 세포와 조직을 눈으로 확인하는 과정을 거친다.

그런데 최근 몇 년 사이 전혀 다른 방식의 이야기가 뉴스에 자주 등장한다.
한 번의 일반 채혈로 몸 어딘가에 숨어 있는 암 신호를 조기에 찾아낼 수 있다는 이른바 액체생검(liquid biopsy) 기술이다.
조직을 떼어낼 필요도 없고, 특정 장기를 정해서 검사할 필요도 없다.
특정 장기를 정하지 않고 혈액을 분석해 여러 암종의 신호를 함께 살핀다는 설명을 들으면, 조직검사를 매일 다루는 사람 입장에서도 솔직히 흥미가 생긴다.

하지만 여기서 한 가지 질문을 던져볼 필요가 있다.
피 속에서 암과 관련된 신호가 관찰된다는 것과, 그 검사가 실제로 암을 조기에 잡아낼 능력이 있다는 것은 같은 말일까.
겉으로 관찰되는 현상과 그것이 실제로 의미하는 바는 다를 수 있다.
액체생검이 지금 어디까지 와 있는지, 그리고 아직 어디까지 오지 않았는지를 이 두 가지를 구분하는 시선으로 따라가 보려 한다.

액체생검이란 정확히 무엇인가

액체생검은 이름 그대로 조직이 아니라 액체, 주로 혈액에서 정보를 얻는 검사를 통틀어 부르는 말이다.
그중에서도 최근 화제가 되는 것은 순환종양DNA(circulating tumor DNA, ctDNA)를 이용한 다암종 조기발견(Multi-Cancer Early Detection, MCED) 검사다.
세포는 분열하고 죽는 과정을 끊임없이 반복하는데, 이때 세포 안의 DNA 조각이 혈액으로 흘러나온다.
건강한 세포에서 나온 DNA뿐 아니라 종양세포에서 나온 DNA 조각, 즉 ctDNA도 이 혈액 속 무세포DNA(cell-free DNA, cfDNA) 안에 섞여 있을 수 있다.
이론적으로는 일반 채혈로 얻은 혈액 속 DNA 조각들을 분석해 몸 어딘가에 종양이 있다는 신호를 잡아낼 수 있다는 것이다.

대표적인 상용화 사례가 미국 GRAIL사의 Galleri 검사다.
이 검사는 혈액 속 cfDNA의 메틸화(methylation) 패턴을 분석해 암 관련 신호가 있는지, 있다면 어느 조직에서 유래했을 가능성이 높은지까지 함께 알려주는 방식으로 설계되어 있다.
2021년 미국에서 처방을 통해 이용 가능해졌고, 현재 50만 건 이상의 검사가 시행된 것으로 알려져 있다.
다만 아직 미국 FDA의 정식 승인(PMA)을 받은 제품은 아니며, 이 부분은 뒤에서 다시 다룬다.

왜 하필 “메틸화”라는 신호를 보는가

여기서 자연스럽게 드는 의문이 있다.
혈액 속에는 온갖 세포에서 나온 DNA 조각이 뒤섞여 있을 텐데, 그중 어떤 조각이 폐에서 왔는지 대장에서 왔는지, 그리고 그것이 암세포에서 왔는지를 어떻게 구별할 수 있을까.
답은 DNA의 서열이 아니라 DNA에 붙은 화학적 표지, 즉 메틸화 패턴에 있다.

비유를 하나 들어보면, 한 회사의 모든 부서가 똑같은 양식의 보고서 용지를 쓴다고 해보자.
종이에 적힌 글자, 즉 DNA의 서열 자체는 몸의 거의 모든 세포에서 동일하다.
하지만 각 부서는 자신들이 실제로 쓸 항목에만 형광펜으로 표시를 해 둔다.
회계팀 문서에는 회계 관련 항목에, 인사팀 문서에는 인사 관련 항목에 표시가 되어 있는 식이다.
세포도 비슷하다.
간세포와 폐세포는 똑같은 DNA를 가지고 있지만, 실제로 어떤 유전자를 켜고 끌지를 결정하는 메틸화 패턴은 조직마다 다르게 붙어 있다.
그래서 이 형광펜 표시, 즉 메틸화 패턴만 봐도 그 문서 조각이 어느 부서에서 나왔는지 상당히 정확하게 추정할 수 있다.

암세포는 여기에 한 겹이 더 있다.
종양세포는 정상세포와 비교했을 때 특정 부위가 비정상적으로 과메틸화되거나 저메틸화되는 경향이 있는 것으로 알려져 있다.
즉 형광펜 표시 방식 자체가 정상 문서와는 다르게 어긋나 있는 셈이다.
Galleri 같은 검사는 수만 명의 정상인과 암환자에게서 얻은 메틸화 데이터를 기반으로 만든 참조 지도를 가지고, 혈액에서 검출된 메틸화 패턴이 정상 범위를 벗어난다면 어느 조직의 패턴과 가장 비슷한지를 컴퓨터 모델로 추정한다.
이렇게 유래 조직을 추정하는 부분을 Cancer Signal Origin(CSO)이라고 부른다.

PATHFINDER 2 임상시험이 보여주는 실제 성적표

액체생검의 성능을 이야기할 때 반드시 확인해야 할 것이 하나 있다.
그 수치가 어떤 연구, 어떤 참가자 집단에서 나온 것인가 하는 점이다.
초기 검증 연구들은 흔히 이미 암 진단을 받은 환자군과 건강한 대조군을 따로 모아 비교하는 사례-대조(case-control) 설계를 쓰는데, 이런 설계는 실제 임상 현장의 상황과는 다르다.
그래서 최근에는 증상이 없는 일반 성인을 대상으로 실제 스크리닝 상황을 그대로 재현한 전향적(prospective) 연구 결과가 더 중요하게 다뤄진다.
GRAIL사가 진행한 PATHFINDER 2 연구가 바로 그런 시험이다.

이 연구는 미국과 캐나다에서 만 50세 이상, 암을 의심할 만한 증상이 없는 일반인 3만 5,878명을 등록해 진행됐다.
이 중 2만 3,161명의 데이터가 성능 분석에, 2만 5,114명의 데이터가 안전성 분석에 쓰였다.
참가자들은 등록 시점에 혈액을 한 번 채취하고, 이후 1년 가까이 추적 관찰을 받았다.

결과를 보면, 전체 참가자 중 0.93퍼센트, 즉 216명에게서 암 관련 신호가 검출됐다.
이 216명 가운데 실제로 암으로 확진된 사람은 133명으로, 양성예측도(PPV)는 61.6퍼센트(95% 신뢰구간 54.9~67.8퍼센트)였다.
다시 말하면 신호가 검출된 사람 10명 중 약 4명은 추가 검사 과정에서 암이 확인되지 않았다는 뜻이다.
특이도는 99.6퍼센트(95% 신뢰구간 99.5~99.7퍼센트)로 매우 높았는데, 이는 뒤집어 보면 암이 없는 사람 중에서도 약 0.4퍼센트, 대략 250명 중 1명꼴로 잘못된 양성 신호가 나왔다는 의미이기도 하다.

가장 중요한 지표인 민감도, 즉 실제로 그 기간 동안 암으로 진단된 사람들 중 검사가 미리 신호를 잡아낸 비율은 전체 암을 기준으로 40.4퍼센트였다.
다만 유방암, 대장암, 폐암, 췌장암 등 상대적으로 치명적인 12개 주요 암종만 따로 떼어 보면 이 수치는 73.7퍼센트로 올라간다.
유래 조직을 추정하는 CSO의 정확도는 약 92퍼센트로 보고됐다.

진단 과정도 눈여겨볼 부분이다.
신호가 검출된 뒤 실제 진단이 확정되기까지 걸린 기간은 중앙값 46일(사분위범위 42~59일)이었다.
그리고 안전성 분석 대상자 중 침습적인 진단 절차, 예를 들어 조직검사나 수술적 시술을 받았지만 결국 암이 아니었던 경우는 0.6퍼센트, 159명이었다.
또한 이번 연구에서 발견된 암 중 53.5퍼센트는 1~2기, 69.3퍼센트는 1~3기에 해당했고, 발견된 암의 약 75퍼센트는 현재 표준 선별검사(유방암, 자궁경부암, 대장암, 폐암 등에 대한 것)가 존재하지 않는 종류였다.
이 결과는 2025년 미국임상종양학회(ASCO) 등에서 발표되고 Biospace 등 매체를 통해 보도됐지만, 이 글을 쓰는 시점까지 동료평가(peer review)를 거쳐 학술지에 정식 게재된 논문으로는 확인되지 않는다는 점도 함께 기억해 둘 필요가 있다.

“51퍼센트”와 “76퍼센트”, 왜 자꾸 다른 숫자가 나올까

Galleri 검사를 소개하는 자료를 찾아보면 앞서 본 PATHFINDER 2의 40.4퍼센트와는 또 다른 숫자를 만나게 된다.
GRAIL사의 공식 성능 자료에는 전체 암과 전체 병기를 기준으로 한 민감도가 51.5퍼센트, 그리고 앞서 언급한 12개 치명적 암종만 놓고 보면 76.3퍼센트라는 수치가 함께 제시되어 있다.
같은 검사를 말하는데 40.4퍼센트, 51.5퍼센트, 73.7퍼센트, 76.3퍼센트라는 숫자가 뒤섞여 등장하니 혼란스러울 수 있다.
여기서 관찰과 의미를 구분해야 하는 지점이 다시 나온다.
숫자 자체는 관찰된 결과이지만, 그 숫자가 어떤 연구에서 나왔는지를 모르면 그 의미를 제대로 읽어낼 수 없다.

이런 차이가 생기는 가장 큰 이유는 연구 설계다.
앞서 설명했듯 초기 등록·검증 단계에서 흔히 쓰는 사례-대조(case-control) 설계는 이미 암 진단을 받은 환자군을 따로 모아 검사의 성능을 확인한다.
이렇게 모인 환자군에는 상대적으로 진행된 병기의 암이나 종양 부담이 큰 경우가 포함되기 쉽고, 애초에 어떤 사람이 암 환자인지 알고 시작하는 구조이기 때문에 실제 무증상 스크리닝 상황보다 민감도가 더 높게 나오는 경향이 있다.
반면 PATHFINDER 2는 암 여부를 알 수 없는 무증상 성인을 미리 등록한 뒤, 실제 스크리닝 환경에서 어떤 사람에게 암 신호가 검출되고 이후 암이 확인되는지를 추적한 전향적 연구다.
그래서 51.5퍼센트와 76.3퍼센트는 이미 암이 있는 사람과 암이 없는 사람을 비교한 검증 환경에서의 성능으로 읽어야 한다.
반면 40.4퍼센트와 73.7퍼센트는 무증상 성인을 실제 스크리닝에 가깝게 추적한 PATHFINDER 2에서 나온 수치다.
다만 어느 수치도 이 검사가 인구집단 전체의 암 사망률을 얼마나 낮추는지까지 보여주는 답은 아니다.

어느 숫자가 “진짜”냐고 묻는다면, 두 숫자 모두 진짜이지만 서로 다른 질문에 답하고 있다고 말하는 편이 정확하다.
이미 암이 있는 사람과 암이 없는 사람을 구분하는 환경에서 검사가 어느 정도 신호를 잡아내는지 알고 싶다면 51.5퍼센트나 76.3퍼센트가 참고가 된다.
반면 무증상 성인에게 검사를 적용했을 때 암 신호를 얼마나 먼저 포착했는지 살피려면 PATHFINDER 2의 40.4퍼센트와 73.7퍼센트가 더 가까운 자료다.
다만 어느 수치도 이 검사를 매년 받았을 때 실제로 생존율이나 암 사망률이 얼마나 달라지는지까지 답해주지는 않는다.
특정 수치 하나만 떼어내 “이 검사는 76퍼센트 정확하다”고 요약하는 광고나 기사를 볼 때는, 그 숫자가 어떤 조건에서 나온 것인지 한 번 더 확인해 보는 습관이 필요하다.

그래도 조직검사가 필요한 이유

그렇다면 이런 액체생검이 충분히 정확해진다면, 언젠가는 조직검사를 대신할 수 있을까.
적어도 지금 시점에서는 그렇지 않다.
액체생검이 하는 일과 조직검사가 하는 일은 질문 자체가 다르기 때문이다.

앞서 살펴본 것처럼 액체생검, 특히 Galleri 같은 검사가 알려주는 것은 두 가지다.
몸 어딘가에 암을 의심할 만한 신호가 있는지, 그리고 그 신호가 어느 조직에서 유래했을 가능성이 가장 높은지다.
하지만 CSO의 정확도는 약 92퍼센트로, 10건 중 1건 가까이는 유래 조직 추정이 실제와 다를 수 있다는 뜻이다.
그리고 설령 유래 조직을 정확히 맞혔다고 해도, 그것이 정확히 어떤 종류의 암세포인지, 어떤 유전자 변화를 가지고 있는지, 치료 방향을 어떻게 잡아야 하는지는 알려주지 않는다.

이 지점에서 왜 조직검사가 필요한지에 대한 답은 이전에 다룬 조직검사는 왜 할까?: 피검사나 CT만으로는 안 되는 이유에서 이야기한 원리와 그대로 이어진다.
피검사가 몸에서 뭔가 달라지고 있는지를 알려주는 단서라면, 액체생검은 그 단서 중에서도 암과 관련된 신호에 조금 더 특화된 혈액검사에 가깝다.
그리고 조직검사는 여전히 그 신호가 실제로 무엇인가를 확인하는 마지막 단계로 남아 있다.
액체생검에서 신호가 검출되면 그다음 순서는 영상검사로 병변을 찾고, 결국 그 병변에서 조직을 채취해 현미경으로 확인하는 과정으로 이어진다.
즉 액체생검은 조직검사를 없애는 기술이 아니라, 어디를 조직검사해야 할지에 대한 단서를 조금 더 일찍 제공하려는 시도라고 보는 편이 정확하다.

아직 풀리지 않은 문제들

액체생검을 이야기할 때 앞으로 설명하는 부분을 함께 챙겨봐야 한다.
수치가 화려해 보일수록, 그 수치 뒤에 아직 정리되지 않은 문제가 있는지를 더 꼼꼼히 봐야 하기 때문이다.

먼저 위양성 문제다.
2023년 6월에는 소프트웨어 설정 오류로 인해 408명의 참가자가 실제로는 암 신호가 없었는데도 암을 의심할 만한 결과를 통보받은 사건이 있었다.
이후 원인이 파악되고 수정되었다고 알려져 있지만, 이 사건은 검사 자체의 생물학적 한계와는 별개로 실제 운영 과정에서도 오류가 생길 수 있다는 점을 보여준 사례다.
그리고 앞서 본 것처럼 특이도가 99.6퍼센트라 해도, 수백만 명 단위로 검사가 확대되면 위양성으로 불필요한 검사와 불안을 겪는 사람의 절대 수는 상당히 커질 수 있다.

다음은 규제 승인 상태다.
Galleri는 현재 미국에서 의사 처방을 통해 이용할 수 있지만, 아직 FDA의 정식 시판전 승인(PMA)을 받은 검사는 아니다.
GRAIL은 규제 검토 절차를 진행 중이지만, 허가 여부는 임상적 유효성과 실제 환자 결과를 둘러싼 추가 검토를 거쳐 판단될 사안이다.
영국 NHS에서 진행한 NHS-Galleri 무작위대조시험은 약 14만 명의 무증상 성인을 대상으로 한 이 분야 최대 규모 연구다.
2026년 공개된 결과에서 이 시험은 Galleri 검사를 표준 선별검사에 더했을 때 12개 주요 암종의 3~4기 진행암을 통계적으로 유의하게 줄인다는 1차 평가변수를 충족하지 못했다.
일부 보조 분석에서는 4기 암 감소 같은 긍정적 신호가 관찰됐지만, 이것만으로 인구집단 전체에 검사를 도입할 근거가 충분하다고 보기는 어렵다.
암 사망률 감소 여부에 대한 장기 추적 결과도 아직 필요하다.

마지막으로 과잉진단 가능성도 짚어야 한다.
조기에 신호를 잡아낸다고 해서 그것이 반드시 생존율 향상으로 이어진다고 단정할 수는 없다.
일부 암은 진행이 매우 느려 평생 증상을 일으키지 않을 수도 있는데, 이런 암까지 미리 찾아내 치료로 이어진다면 환자에게 실제 이득 없이 검사와 시술의 부담만 지우는 결과가 될 수 있다.
이런 이유로 전문가들 사이에서도 액체생검이 실제 사망률을 낮추는지에 대해서는 신중한 태도가 여전히 많다.

관찰과 의미를 다시 구분하며

다시 처음의 질문으로 돌아가 보자.
피 한 방울로 암을 미리 알 수 있을까.
혈액 속에서 암과 관련된 화학적 신호를 관찰할 수 있다는 것은 이제 상당히 분명해 보인다.
PATHFINDER 2 같은 대규모 전향적 연구가 그 신호를 실제 스크리닝 상황에서 어느 정도 잡아낼 수 있는지도 구체적인 수치로 보여주고 있다.
하지만 그 신호가 곧 조기진단 능력을 완성했다는 의미인지는 아직 다른 질문이다.

이번 결과를 읽을 때 짚어야 할 방법론적 한계도 정리해 둘 필요가 있다.
PATHFINDER 2는 대조군 없이 진행된 단일 연구이며, 이 글을 쓰는 시점까지 동료평가를 거쳐 학술지에 정식 게재되지는 않았다.
표본 규모는 2만 3천여 명으로 작지 않지만, 실제 발견된 암은 133건에 불과해 암종별로 세밀하게 나눠보면 개별 수치의 신뢰구간은 넓어질 수밖에 없다.
NHS-Galleri 무작위대조시험은 3~4기 진행암 감소를 평가한 1차 평가변수를 통계적으로 유의하게 충족하지 못했다.
일부 분석에서 4기 암 감소와 조기 암 발견 증가 신호가 관찰됐지만, 이 결과만으로 인구집단 전체에 검사를 도입할 근거가 충분하다고 보기는 어렵다.
다만 암 사망률을 실제로 낮추는지에 대한 장기 결과는 아직 확인해야 하며, 이 검사가 어떤 집단에서 어떤 방식으로 쓰일 때 이득이 큰지도 더 연구가 필요하다.
이런 한계들이 채워지기 전까지는 이번 결과를 최종적인 답으로 받아들이기보다, 앞으로 더 검증해야 할 유망한 단서로 보는 편이 안전하다.

병리의사로서 매일 조직 슬라이드를 들여다보는 입장에서 보면, 액체생검은 분명 흥미로운 도구다.
하지만 아직은 조직검사를 대신하는 기술이 아니라, 조직검사를 어디에 해야 할지 알려주는 단서를 조금 더 일찍 제공하려는 시도에 가깝다.
관찰된 신호와 그 신호의 실제 의미 사이의 거리를 계속 좁혀나가는 것, 그것이 앞으로 이 기술이 풀어야 할 과제로 남아 있다.