장내 미생물과 혈액 내 대사체 분석으로 키메라 항원 수용체 T세포(CAR-T) 치료의 효과와 부작용을 예측할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.
김석진·윤상은 삼성서울병원 혈액종양내과 교수팀과 강우림 강원대학교 교수팀은 CJ바이오사이언스와 공동연구해 장내 미생물 중 박테로이데스 프라질리스와 이노신 생합성 경로가 CAR-T세포 치료의 효과와 독성을 예측할 수 있는 핵심 바이오마커가 될 수 있음을 규명했다고 20일 밝혔다. 연구 결과는 미국혈액학회 공식 저널인 Blood Advances(IF=7.4) 최근호에 게재됐다.
그동안 장내 미생물과 면역항암제 반응 간 연관성 연구는 서양인 중심으로 이뤄졌는데, 이번 연구는 아시아인 환자에서 CAR-T 치료와 마이크로바이옴의 상관성을 처음 확인했다는 점에서 의미가 크다.
연구팀은 삼성서울병원에서 CAR-T 세포 치료를 시행받은 재발·불응성 환자 47명을 대상으로 치료 전과 치료 1개월 후 대변·혈청을 수집해 전장유전체 메타게놈 분석을 진행했다. 대조군으로 건강한 사람(47명)과 새롭게 진단받은 환자(47명)를 포함했다.
분석 결과, 치료 반응군에서는 박테로이데스 프라질리스가 높게, 무반응군에서는 페칼리박테리움 프라우스니치가 높게 관찰되는 장내 미생물 불균형이 확인됐다. 특히 박테로이데스 프라질리스가 검출된 환자는 암 진행이 없는 기간(PFS)이 유의하게 길었다.
연구팀은 이런 차이가 박테로이데스 프라질리스가 생성하는 '이노신'이 CAR-T 세포의 항암 기능을 강화했기 때문으로 해석했다.
부작용 예측 가능성도 확인됐다. 부작용이 없었던 환자에서는 아세테이트, 부티레이트 등을 생산하는 유익균이 많았고, 부작용이 나타난 환자에서는 이소발레레이트 등 염증성 물질을 생성하는 미생물이 우세했다.
연구팀은 이러한 미생물·대사체 분석 데이터를 바탕으로 CAR-T 치료 반응 예측 모델도 구축했으며, 예측 정확도는 88%(AUC 0.88)를 기록했다.
윤상은 교수는 “이번 연구는 장내 마이크로바이옴 분석을 통해 치료 효과와 독성을 예측할 수 있는 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 있다”며 “CAR-T 세포 치료 효과를 증대시키기 위한 장내 마이크로바이옴 기반 중재 전략 개발의 과학적 근거로 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
한편 삼성서울병원은 2021년 국내 최초로 'CAR-T 세포 치료센터'를 설립했다. 다학제 기반 진료를 통해 2024년 200례를 달성했다.
송혜영 기자 hybrid@etnews.com
