악성 뇌종양 ‘교모세포종’ 맞춤 치료 가능성…환자 대신 ‘칩’으로 효과 검증

KAIST, 교모세포종 환자 치료반응 예측 칩 개발 환자 종양·뇌혈관 환경 ‘칩’에 재현...항암제 반응 예측 환자의 종양세포와 뇌혈관 환경을 칩에 구현해 항암제 투여 전 치료 반응을 미리 예측할 수 있는 기술이 개발됐다. 환자의 종양세포로 만든 칩에 여러 치료제를 적용해 본 뒤, 효과가 높은 치료 전략을 선별·적용하는 데 활용할 수 있을 전망이다. KAIST는 안송이 기계공학과 교수팀이 안중호 성균관대 교수, 임재준 분당차병원 교수팀, 강윤정 차의과대 교수팀과 함께 교모세포종 환자 치료반응을 예측할 수 있는 '맞춤형 혈액-뇌종양 장벽(BBTB) 칩'을 개발했다고 18일 밝혔다. 교모세포종은 가장 흔하고 치명적인 악성 뇌종양으로, 암세포가 정상 뇌조직으로 빠르게 퍼지고 종양 특성과 종양 주변 혈관 장벽도 환자마다 달라 치료 효과가 달라진다. 뇌에는 혈액 속 해로운 물질이 뇌로 들어오는 것을 차단하는 '혈액-뇌 장벽'이 있는데, 이 장벽은 암 치료 시 항암제가 뇌종양까지 충분히 도달하는 것을 방해한다. 기존에는 교모세포종 환자의 치료반응을 예측하기 위해 주로 종양의 유전자나 바이오마커를 사용해왔다. 하지만 환자마다 다른 종양 주변 혈관 환경과 실제 약물 반응을 파악하기 어려운 한계가 있었다. 연구팀은 환자에게서 얻은 교모세포종 세포와 뇌혈관 내피세포, 별아교세포 등을 작은 미세유체 칩 안에 배양해 종양과 정상 뇌조직이 맞닿는 경계 부위와 유사한 환경을 만들었다. 특히 혈관 주변 세포와 면역세포도 추가할 수 있도록 설계해 사람의 뇌종양 주변 혈관 환경을 보다 정밀하게 재현할 수 있도록 했다. 연구팀은 서로 다른 교모세포종 환자 3명의 종양세포로 각각의 환자를 모사한 혈액-뇌종양 장벽 칩을 제작했다. 이어 교모세포종 치료에 사용되는 테모졸로마이드(TMZ·암세포를 공격하는 항암제)와 베바시주맙(BEV·암 혈관 생성을 억제하는 표적치료제)을 적용해 환자별 치료반응을 비교했다. 그 결과, 기존 유전자 검사에서 비슷한 치료반응이 예상됐던 환자들의 칩에서 혈관장벽 특성과 치료제 반응이 서로 다르게 나타났다. 칩에서 확인한 환자별 치료 반응은 실제 환자 치료 경과와도 높은 수준으로 일치했다. 유전자 정보가 비슷하더라도 환자의 종양 주변 혈관장벽 상태에 따라 치료반응이 달라질 수 있음을 보여준 결과라고 연구팀은 설명했다. 안송이 교수는 "환자 대신 칩으로 치료반응을 먼저 살펴보고 치료 방향을 결정하는 맞춤형 치료의 기반이 될 수 있음을 입증한 연구"라며 "앞으로 보다 많은 환자를 대상으로 검증해 교모세포종 환자의 맞춤형 치료 전략 수립과 신약 개발을 위한 전임상 평가 플랫폼으로 발전시켜 나갈 계획"이라고 말했다. 연구결과는 재료·나노분야 국제 학술지 '스몰'에 지난 6월 27일에 실렸으며, 학술적 가치를 인정받아 앞면 커버로 선정됐다. 이준기 기자 bongchu@dt.co.kr