환자 맞춤형 면역항암제 효능 예측 플랫폼 기대
성균관대학교와 서울대학교 공동 연구팀이 난치성 뇌종양인 교모세포종의 면역 환경을 체외에서 재현하고 암세포와 면역세포의 상호작용을 실시간으로 분석할 수 있는 3차원 인공 암 조직 칩을 개발했다. 성균관대학교(총장 유지범)는 기계공학부 박성수 교수 연구팀이 서울대학교 의과대학 백선하 교수 연구팀과 공동으로 '프로그램 가능 미세유체 칩 플랫폼(CANORGAN)'을 개발했다고 30일 밝혔다.
교모세포종은 뇌 면역세포인 미세아교세포(Microglia)가 종양 내부에 대량 유입되면서 강력한 면역 억제 환경을 형성하는 대표적인 난치성 뇌암이다. 이 때문에 암세포를 공격하는 자연살해(NK) 세포가 종양 내부로 침투하지 못해 면역항암 치료 효과가 제한되는 것으로 알려져 있다.
공동 연구팀은 다중 유입구를 갖춘 미세유체 플랫폼을 이용해 암세포와 미세아교세포, NK세포의 투입 시점과 순서를 정밀하게 제어할 수 있는 3차원 인공 암 조직 배양 시스템을 구현했다. 이를 통해 동일한 세포 구성에서도 면역세포의 주입 순서에 따라 암 조직의 면역 반응이 어떻게 달라지는지를 실시간으로 분석했다.
실험 결과 미세아교세포가 암세포와 먼저 결합하면 종양 보호 신호인 STAT3 경로가 활성화돼 NK세포의 종양 침투를 차단하고 암 성장을 촉진하는 것으로 나타났다. 반면 NK세포가 먼저 암세포에 도달하면 면역 활성 물질인 IL12A 유전자 발현이 크게 증가하면서 종양 억제 효과가 지속되는 것을 확인했다. 연구팀은 동일한 세포 환경에서도 면역세포의 도달 순서에 따라 암 조직의 면역 상태가 크게 달라질 수 있음을 입증했다고 설명했다.
연구팀은 실제 교모세포종 환자 유래 암세포를 이용해 임상 적용 가능성도 검증했다. 개발한 칩에 STAT3 억제제(WP1066)와 표준 항암제인 테모졸로마이드(TMZ)를 함께 투여한 결과 NK세포의 종양 침투가 증가하고 암세포 사멸 효과도 향상되는 것으로 나타났다.
연구팀은 이번 기술이 환자의 암 면역 환경을 체외에서 그대로 재현해 가장 효과적인 약물 조합과 투여 시점을 미리 예측하는 맞춤형 정밀의료 플랫폼으로 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 연구에 사용된 핵심 장치는 현재 오가노플러스를 통해 '캔오간(CANORGAN)'이라는 이름으로 상용화돼 연구 현장에서 활용되고 있다.
박성수 성균관대 교수는 “동물실험이나 기존 세포 배양으로 확인하기 어려웠던 암 조직 내 면역세포의 시간적 상호작용을 공학적으로 규명했다”며 “교모세포종은 물론 다양한 난치성 고형암 환자를 위한 맞춤형 항암제 스크리닝 기술로 발전시켜 나가겠다”고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐으며, 종양학 및 뇌신경 질환 분야 국제학술지 '뉴로 온콜로지(Neuro-Oncology)'에 게재됐다.
권상희 기자 shkwon@etnews.com
