약물 반응을 예측하는 3D 위암 모델이 개발됐다. 게티이미지뱅크 제공.

국내 연구진이 암 환자의 약물 반응을 정확하게 예측할 수 있는 3D(3차원) 위암 모델을 개발했다. 환자별 약물 반응을 예측하고 불필요한 약물 사용을 줄이는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

포스텍은 장진아 기계공학과·생명과학과·IT융합공학과·융합대학원 교수 연구팀이 찰스 리 미국 잭슨랩유전체의학연구소 연구팀과 공동연구를 통해 암 환자의 약물 반응을 정확하게 예측할 수 있는 3D 위암 모델 개발에 성공했다고 7일 밝혔다. 

암 치료의 가장 큰 난제는 ‘종양의 이질성’이다. 동일한 레시피로 요리해도 맛이 다르게 나오는 것처럼 같은 암이라도 환자마다 종양의 특성이 달라 약물에 대한 반응이 다르다. 지금까지는 약물 효과 예측에 암 조직을 이식한 환자유래이종이식(PDX) 모델이나 암세포 유전자를 주로 사용해왔다. 이 방법들은 시간과 비용이 많이 들고 모든 환자에게 적용하기에는 한계가 있었다.

연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 3D 바이오프린팅 기술을 이용했다. 환자의 위암 조직 조각과 위에서 유래한 탈세포화 세포외기질(ECM‧세포 외부에 존재하는 복잡한 구조물) 하이드로젤로 바이오잉크를 만들어 암세포와 주변 조직(간질세포) 사이의 상호작용을 재현했다. 여기에 위 섬유아세포를 함께 배양해 종양을 둘러싼 미세환경을 더욱 정교하게 구현했다. 

바이오프린팅 기술을 통해 재현된 암 미세환경과 개인 맞춤형 약물 반응 식별 및 예측 연구를 나타낸 모식도. 포스텍 제공

연구팀이 개발한 3D 위암 모델은 환자 고유의 위 조직 특성을 유지했다. 기존 PDX 모델보다 암의 발생과 성장, 약물 반응 관련 유전자 발현 패턴이 실제 환자와 보다 유사했다. 항암제 효과 및 예후 예측 실험에서 높은 정확성을 보였다.  조직을 채취한 후 2주 이내에 신속한 평가 또한 가능하다.

장 교수는 ”환자 맞춤형 치료법 개발은 물론 새로운 항암제와 병합요법의 효과를 검증하는 전임상 플랫폼으로도 활용될 수 있다는 점에서 의미가 크다“고 말했다.

찰스 리 교수는 “이 모델은 암세포와 간질세포 간 상호작용을 정밀하게 재현해 약물 반응 정확성을 높이고 효과가 없는 환자에 대한 불필요한 약물 사용을 줄이는 데 기여할 것”이라고 전했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’에 지난달 2일 게재됐다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1002/advs.202411769