[쿠키과학] ‘항암제 듣는 환자 골라낸다’… KAIST, 교모세포종 맞춤치료 길 열어

KAIST가 환자 암조직으로 만든 미니 종양을 이용해 교모세포종 환자의 항암제 반응을 예측하고 새로운 치료제 후보까지 발굴하는 정밀의료 플랫폼을 개발했다.

한국연구재단은 KAIST 윤기준 교수팀, 충남대 김경환·김남식 교수팀, 서울아산병원 장세진 교수팀이 공동연구로 환자 유래 교모세포종 오가노이드(GBO)를 활용해 항암제 반응을 예측하고 대체 치료 전략을 제시하는 플랫폼을 개발했다고 18일 밝혔다.

교모세포종은 성인에게 발생하는 가장 흔한 악성 뇌종양이지만 동시에 가장 치료가 어려운 암 중 하나다.

현재 표준치료는 수술 후 항암제 테모졸로마이드와 방사선 치료를 병행하는 방식이다.

그러나 환자마다 유전적 특성이 크게 달라 절반 이상이 치료에 충분히 반응하지 못하고 종양이 재발하고, 평균 생존기간도 1년 남짓이다.

문제는 어떤 환자가 치료에 반응할지 미리 알기 어렵다는 것.

현재 임상에서는 MGMT 메틸화 검사를 예측 지표로 사용하지만 실제 치료 반응과 완전히 일치하지 않는다.

연구진은 환자 종양을 그대로 재현한 오가노이드가 해답이 될 수 있다고 판단했다.

교모세포종 오가노이드는 환자 종양의 생물학적 특성을 실험실에서 재현할 수 있어 정밀의료 연구의 핵심 플랫폼으로 주목받고 있다.

연구진은 2021년부터 여러 뇌종양 전문기관과 협력해 환자 수술 검체 59건을 확보, 이 가운데 36개의 교모세포종 오가노이드 라인을 구축해 바이오뱅크를 만들었다.

오가노이드는 원래 종양의 조직학적 특징뿐 아니라 유전체와 전사체 특성도 안정적으로 유지했다.

이후 18개 오가노이드에 테모졸로마이드를 투여해 약물 감수성을 측정하고 실제 환자의 치료 경과와 비교했다.

그 결과 오가노이드에서 나타난 약물 반응은 환자의 무병진행생존기간과 높은 상관관계를 보였다.

특히 현재 임상에서 사용하는 MGMT 메틸화 검사보다 실제 치료 반응을 더 정확하게 예측했다.

연구진은 항암제 저항성이 생기는 원인도 분석했다.

전사체 분석 결과 DNA 손상을 복구하는 미스매치 리페어 기능 저하, MGMT 발현 증가, 세포 부착 및 축삭 형성 관련 유전자 활성 증가 등이 저항성에 관여하는 것으로 나타났다.

아울러 미국 식품의약국(FDA) 승인 약물을 대상으로 스크리닝을 진행해 레고라페닙(regorafenib)과 레이저티닙(lazertinib)의 항종양 효과를 확인했다.

특히 3세대 EGFR 억제제인 레이저티닙은 오가노이드를 이식한 동물모델에서도 종양 증식을 효과적으로 억제했다.

연구진은 테모졸로마이드에 반응하지 않는 교모세포종 환자를 위한 새로운 치료 후보 가능성을 처음 제시했다고 설명했다.

이번 연구는 실제 환자의 치료 반응을 예측할 수 있다는 점을 임상적으로 검증했다는 데 의미가 있다.

또 국내 최대 규모의 교모세포종 오가노이드 바이오뱅크를 구축해 신약 탐색과 약물 재창출, 임상시험 후보군 선별 등 다양한 중개연구의 기반도 마련해 향후 면역치료와 세포치료, 유전자치료 효과를 평가하는 플랫폼으로도 확장할 수 있다.

윤 교수는 “이번 연구는 교모세포종 오가노이드가 실제 환자의 치료 반응을 예측하는 정밀의료 플랫폼으로 활용될 수 있음을 입증한 성과"라며 ”현재 100명 이상의 환자 유래 오가노이드를 추가 확보하고 있으며 혈관과 면역세포 상호작용을 구현하는 복합 오가노이드 모델도 개발하고 있다"고 설명했다.

한편, 이번 연구성과는 지난 12일 국제학술지 ‘Cell Reports Medicine’에 게재됐다.
(논문명: Patient-derived organoids predict personalized drug response and reveal alternative therapeutic options in glioblastoma)

이재형 기자 jh@kukinews.com