환자별 항암제 치료반응 사전 예측…'혈액-뇌종양 장벽 칩' 개발

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 환자의 종양세포와 뇌혈관 환경을 칩에 구현해 항암제 투여 전 환자별 치료반응을 예측할 수 있는 기술을 개발했다.

한국과학기술원(카이스트·KAIST)는 기계공학과 안송이 교수팀이 성균관대 안중호 교수팀, 분당차병원 임재준 교수, 차의과학대 강윤정 교수팀과 공동으로 교모세포종 환자의 치료반응을 예측할 수 있는 '맞춤형 혈액-뇌종양 장벽(BBTB) 칩'을 개발했다고 18일 밝혔다.

교모세포종은 환자와 종양 부위에 따라 특성이 크게 달라 치료가 어려운 악성 뇌종양이다. 종양 주변의 혈액-뇌종양 장벽은 항암제가 종양에 도달하는 것을 방해하며 환자마다  특성이 달라 동일한 치료제에도 반응이 달라질 수 있다.

공동연구팀은 기존 유전자·바이오마커 중심 치료반응 예측의 한계를 보완키 위해 종양세포와 항암제가 통과해야 하는 혈관장벽을 하나의 칩에 동시에 구현했다.

칩의 혈관 채널에는 뇌혈관 내피세포를, 조직 채널에는 정상 별아교세포와 환자 유래 교모세포종 세포를 배양해 실제 종양 경계부와 유사한 환경을 만든 뒤 이를 혈관 주변세포와 면역세포인 미세아교세포까지 추가해 총 5종의 세포가 함께 배양되는 모델로 확장했다.

연구팀은 교모세포종 환자 3명의 세포를 이용해 각각의 환자를 모사한 칩을 제작한 뒤 표준 치료제인 테모졸로마이드(TMZ)와 베바시주맙(BEV)을 적용해 환자별 반응을 분석했다.

분석 결과, 유전자 검사에서 비슷한 치료 반응이 예상된 환자들도 칩에서는 혈관장벽 특성과 항암제 반응이 서로 다르게 나타났다.

특히 혈관장벽의 투과성이 높다고 반드시 치료효과가 좋은 것이 아님이 확인돼 혈관장벽 특성과 종양 자체의 약물 감수성이 함께 치료반응에 영향을 미치는 것으로 규명됐다.

또 칩에서 나타난 환자별 혈관장벽과 약물 반응은 실제 환자의 무진행생존기간·진행후생존기간 등 임상경과와 일치했다. 이는 환자 유래 종양과 주변 미세환경을 함께 구현한 칩이 실제 치료반응을 예측할 수 있다는 의미다.

이 기술은 여러 치료제를 직접 투여하기 전 환자별 종양 칩에서 약효를 비교해 적합한 치료전략을 선별할 수 있는 기반이라는 점에서 의미가 크다. 연구팀은 수술 후 약 2주 이내 결과를 도출할 수 있어 향후 환자 맞춤형 정밀의료 플랫폼으로 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

환자별 효과 탐색 전임상 평가 플랫폼으로 활용할 수 있는 이번 연구 결과는 국제학술지 'Small'에 지난 6월 27일 게재됐으며 연구의 우수성을 인정받아 해당 학술지의 전면표지(Front Cover)로 선정됐다.

안송이 교수는 "환자 유래 종양세포와 혈액-뇌종양 장벽을 함께 재현해 환자마다 다른 치료 반응을 실제와 가깝게 평가할 수 있는 플랫폼을 제시했다"며 "더 많은 환자를 대상으로 검증을 진행해 맞춤형 치료전략 수립과 신약개발을 위한 플랫폼으로 발전시키겠다"고 말했다.


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