사람의 냄새로 질병을 진단할 수 있을까?

우리 몸은 끊임없이 다양한 화학 물질을 방출하며, 이 중 일부는 특정 질병과 연관된 독특한 냄새를 형성할 수 있다. 암, 당뇨병, 신경퇴행성 질환(파킨슨병, 알츠하이머병), 감염병(결핵, COVID-19) 등 여러 질환은 체취, 호흡, 땀, 소변, 혈액 등에서 나타나는 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs)의 변화와 관련이 있음이 밝혀졌다.

 

과학자들은 이러한 특징을 활용하여 냄새 기반 질병 진단 기술을 개발하고 있으며, 이를 통해 기존의 혈액 검사나 조직 검사보다 빠르고 비침습적(Non-invasive)인 방식으로 질병을 조기에 감지할 수 있는 가능성을 탐색하고 있다.

 

본 글에서는 사람의 냄새와 질병의 관계, 냄새 감지 기술의 발전, 그리고 미래 의료 시스템에서 냄새 기반 진단이 가지는 의미를 살펴본다.

 

1. 냄새로 질병을 감지하는 원리: 휘발성 유기화합물(VOCs)과 대사 변화

우리 몸에서 발생하는 질병은 대사 과정(Metabolism)의 변화를 유발하며, 이로 인해 특정한 휘발성 유기화합물(VOCs)이 증가하거나 감소할 수 있다. 이러한 화합물은 호흡, 땀, 소변, 혈액, 피부에서 방출되며, 특정 질병을 가진 사람들은 건강한 사람과 다른 냄새 프로파일(Scent Profile)을 가질 가능성이 높다.

1) 질병과 관련된 주요 냄새 변화

• 폐암, 유방암, 전립선암: 특정한 알데하이드(Aldehydes), 케톤(Ketones) 등의 화합물이 증가하면서 독특한 냄새를 형성할 수 있음.
• 당뇨병(Diabetes): 혈당이 높아지면 케톤체(Ketone Bodies) 생성이 증가하며, 입에서 달콤하거나 과일 향과 유사한 아세톤(Acetone) 냄새가 날 수 있음.
• 파킨슨병(Parkinson’s Disease): 피지 분비 변화로 인해 머스크(musky) 계열의 독특한 체취가 발생할 수 있음.
• 신장 질환(Kidney Disease): 신장이 제 기능을 못하면 요소(Nitrogenous Waste)가 축적되며, 암모니아(Ammonia) 냄새가 심해질 수 있음.
• 간 질환(Liver Disease): 간 기능이 저하되면 황(Sulfur) 계열 화합물이 축적되어 퀴퀴한 냄새가 날 가능성이 있음.

2) 냄새 변화의 기작: 왜 질병이 냄새에 영향을 미치는가?

• 대사 부산물(Metabolites) 변화: 질병이 생기면 체내 대사 경로가 달라지면서 특정 화합물의 분해 및 생성 과정이 변형됨.
• 세균 및 미생물 변화(Microbiome Shift): 장내 미생물 및 피부 미생물의 변화가 소변, 땀, 피부 냄새의 변화를 유발할 수 있음.
• 산화 스트레스(Oxidative Stress) 증가: 암이나 신경퇴행성 질환에서는 세포 손상으로 인해 과산화 반응이 증가하면서 알데하이드(Aldehyde) 계열의 냄새 분자가 증가할 수 있음.

이처럼 각각의 질병은 고유한 냄새 패턴을 가질 가능성이 있으며, 이를 감지하는 기술이 발전한다면 조기 진단의 중요한 도구가 될 수 있다.

 

 

 

 

2. 질병을 감지하는 생체 감지 기술: 개, 전자코(E-nose), 센서 시스템

과학자들은 질병과 관련된 냄새를 감지하기 위해 다양한 생체 감지 기술을 개발하고 있으며, 현재 가장 주목받는 방법은 '탐지견(Detection Dogs)', '전자코(Electronic Nose, E-nose)', '나노 센서(Nano Sensors)' 등을 이용한 접근 방식이다.

1) 탐지견(Disease-sniffing Dogs)의 활용

• 개(Dogs)는 후각 수용체가 인간보다 약 50배에서 100배 더 민감하며, 특정 질병과 관련된 냄새를 감지할 수 있음.
• 연구 사례:
  • 폐암, 유방암: 훈련된 개가 환자의 호흡 샘플에서 암의 존재를 90% 이상의 정확도로 감지.
  • COVID-19: 코로나19 감염 환자의 땀에서 나오는 특정 화합물을 개가 탐지할 수 있음.

2) 전자코(E-nose)와 나노 센서 기술

• 전자코(Electronic Nose, E-nose)는 개와 같은 생체 감지 능력을 인공적으로 모방한 장치로, 특정 휘발성 유기화합물을 감지할 수 있도록 설계됨.
• **나노 센서(Nano Sensors)**는 질병과 연관된 특정 분자를 인식하여 전기 신호로 변환하는 기술로, 기존 혈액 검사보다 빠르고 비침습적인 진단이 가능.
• 연구 사례:
  • 폐암 환자의 호흡 샘플을 분석하여 90% 이상의 정확도로 질병을 감지할 수 있는 전자코 시스템 개발.
  • 파킨슨병 환자의 피지(땀) 성분을 분석하여 신경퇴행성 질환을 조기에 발견하는 센서 기술 연구 진행 중.

이처럼 질병의 냄새를 감지하는 기술이 발전하면서, 기존의 혈액 검사나 조직 검사를 대체할 수 있는 새로운 진단 방법이 등장할 가능성이 커지고 있다.

 

 

3. 냄새 기반 질병 진단의 장점과 한계

1) 냄새 기반 진단의 장점

✅ 비침습적(Non-invasive) 방법: 기존의 혈액 검사, 조직 검사는 침습적이지만, 냄새 진단은 호흡, 땀, 소변만으로 가능하여 환자 부담이 적음.
✅ 조기 진단 가능성: 특정 질병은 초기 단계에서 뚜렷한 증상이 없지만, 대사 변화로 인해 냄새는 조기에 변화할 가능성이 높음.
✅ 빠르고 비용 효율적: 간단한 샘플 채취만으로 빠르게 질병을 감지할 수 있으며, 기존 검사보다 비용이 절감될 가능성이 있음.

2) 현재의 한계점

❌ 질병별 냄새 프로파일 확립 부족: 아직 각 질병에 대한 고유한 냄새 패턴이 명확하게 정립되지 않음.
❌ 환경적 요인 영향: 음식, 생활 습관, 약물 복용 등이 냄새 패턴에 영향을 미쳐 진단의 정확도를 낮출 가능성이 있음.
❌ 대규모 임상 연구 부족: 탐지견이나 전자코 기술이 유망하지만, 대규모 환자군을 대상으로 한 임상 시험이 아직 충분하지 않음.

 

 

4. 미래 전망: 냄새 진단 기술이 의료 혁신을 이끌 수 있을까?

냄새 기반 질병 진단 기술은 아직 초기 연구 단계이지만, 향후 발전하면 빠르고 비침습적인 조기 진단 기술로 자리 잡을 가능성이 크다.

• 웨어러블 센서(Wearable Sensors): 스마트워치나 패치 형태로 실시간으로 체취 변화를 감지하는 기술 개발 가능성.
• AI 기반 데이터 분석: 인공지능(AI)과 머신러닝을 활용하여 수천 개의 냄새 프로파일을 학습하여 진단 정확도를 높일 수 있음.
• 정밀의학(Precision Medicine)과 결합: 개인별 대사 프로파일을 분석하여 맞춤형 치료 및 질병 예방 전략 수립 가능.

결론적으로, 사람의 냄새를 활용한 질병 진단 기술은 비침습적이고 빠른 조기 진단을 가능하게 하며, 향후 의료 기술 발전에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.