어떻게 음주측정기는 술을 마신 지 몇 시간이 지난 사람의 숨결만으로
혈중 알콜농도를 측정할 수 있을까요?
내뱉은 숨결에는 수백, 혹은 수천 개의 휘발성 유기 화합물의
흔적이 담겨 있습니다.
가스만큼 가벼워 쉽게 이동할 수 있는 작은 분자형태로 말이죠.
이런 분자들 중 하나가 바로 우리가 술을 마시면 섭취하게 되는 에탄올이죠.
에탄올은 혈액을 따라 이동하여 폐 속 작은 폐포까지 다다르게 되고,
결국 혈중 농도보다 평균적으로 2000배 낮은 농도로
내뱉는 숨결을 따라 흘러나오게 됩니다.
음주자가 음주측정기에 대고 숨을 쉬면,
숨결에 포함된 에탄올이 반응 센서로 흘러들어가게 됩니다.
거기서 특수반응기로 흘러 들어간 에탄올은 아세트산이라는 분자로 전환되며
그러한 전환이 일어나는 동안, 특수반응기는 전류를 생성합니다.
그 전류의 강도가 표본 숨결에 포함된 에탄올의 농도를 나타내며,
더 나아가 혈중 에탄올 농도를 나타냅니다.
우리가 음식을 섭취하거나 술을 마시면, 생화학 과정을 통해
세포들은 에탄올과 같은
휘발성 유기 화합물 뿐 아니라, 다른 수 많은 것들을 생성해 냅니다.
그리고 질병과 같은 것이 그 과정을 방해하게 되면,
숨결에 포함된 휘발성 유기 화합물의 조합이
달라질 수도 있습니다.
그렇다면 우리는 조직검사나 채혈, 방사선 검사와 같은
외과적 진단 과정 없이 숨결을 분석하는 것만으로
질병을 진단할 수 있을까요?
이론상 가능하긴 합니다.
하지만 질병 검사는 알콜 농도 검사보다 훨씬 더 복잡한 일입니다.
질병을 진단하기 위해,
숨결에 함유된 수 십 묶음의 화합물을 연구자들이 살펴보아야 합니다.
이러한 화합물 중 일부의 농도는 특정 질병으로 인해서
진해지거나 묽어지지만, 나머지에는 아무 변화가 없을 수 있습니다.
이러한 복합물의 개요는 질병마다 다르겠지요.
심지어 같은 질병일지라도 진행 정도에 따라서 달라질 수 있죠.
예를 들어, 숨결을 분석하여 진단하려는 질병 중 암은
가장 심도 깊게 연구한 분야입니다.
많은 종양이 유발한 생화학 변화 중 하나는
당분해라는 에너지 생성 과정이
엄청나게 촉진된다는 것입니다.
바르부르크 효과라고 알려진
이러한 현상은 신진 대사 물질 분비를 촉진시켜 젖이 분비되기도 하며
그 결과 전체 신진 대사의 흐름에도 영향을 미치게 됩니다.
결국 디메틸설파이드 같은 휘발성 복합물의 농도가
진해지는 현상을 포함하여 숨결에 포함된 구성 물질이
변하는 결과를 가져옵니다.
하지만 바르부르크 효과는 암 활동성을 보여줄 잠재적 표지 중 하나일 뿐이며,
특정한 암을 진단할 수 있는 어떠한 정보도 보여주지 못합니다.
진단을 내리기 위해선 훨씬 더 많은 지표들이 필요합니다.
이런 미세한 차이들을 구별하기 위해
연구자들은 수백 개의 숨결 표본을 바탕으로 만들어진 개요표를 이용하여,
특정 질병을 앓고 있는 사람들의 숨결과 건강한 사람들의 숨결을 비교합니다.
이 복잡한 분석을 위해선 음주측정기와는 근본적으로 다른
좀 더 다목적의 센서가 필요합니다.
현재 센서들이 개발 중에 있습니다.
어떤 센서는 복합물이 어떻게 전류를 통과하는 지를 관측하여
각각의 복합물들을 구별해 냅니다.
특정 구성의 휘발성 유기 복합물에 노출이 되면
각각 그 저항력을 달리하는 다양한 물질로 만들어진
일련의 저항기를 탑재한 센서들도 있습니다.
다른 어려움들도 있습니다.
이 물질들이 극히 낮은 농도로 존재한다는 점입니다.
보통 십억 분의 일의 농도로,
숨결에 포함된 에탄올의 농도보다 훨씬 낮은 농도입니다.
복합물의 농도는 질병 이외에 나이, 성별, 영양 상태, 생활방식 등
다른 요소들의 영향을 받을 수도 있습니다.
마지막으로, 숨결 표본 중
어떤 복합물이 환자의 몸에서 생성된 것인지
아니면 검사 직전 호흡을 통해
주변 환경에서 유입된 것인지 식별해 내는 데
어려움이 있습니다.
이런 어려움들 때문에, 숨결을 통한 질병진단은 아직 무리입니다.
하지만 폐암, 결장암 그리고 다른 많은 암을 진단하기 전
시행하는 예비 임상 시험으로서는 괄목할 만한 결과를 보여주고 있습니다.
언젠가는 초기에 암을 진단하는 것이 숨 쉬는 것만큼 쉬워질지도 모릅니다.