광주과학기술원(GIST)은 박한수 의생명공학과 교수(지놈앤컴퍼니 대표)가 이세훈 삼성서울병원 교수, 황금숙 한국기초과학지원연구원(KBSI) 부원장 연구팀과 공동으로 비소세포성 폐암 환자의 혈장을 이용한 표적 및 비표적 대사체 분석으로 기존 면역항암제의 반응성을 예측하고 치료 효율성을 높일 수 있는 새 치료법을 개발했다고 4일 밝혔다.
비소세포성 폐암은 폐암의 주요 유형 중 하나로 주로 편평세포암, 선암, 대세포암으로 나눠지며 전체 폐암의 약 85%를 차지한다. 최근 연구 결과에 따르면 다양한 대사 과정 및 대사 물질이 면역 활성화와 면역항암제의 효능에 중요한 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.
연구팀은 76명의 비소세포성 폐암 환자들로부터 면역항암제(항-PD-L1 및 항-PD-1) 치료 시작 전과 후(2-3주)의 혈장 샘플을 수집해 비표적 대사 프로파일링 및 표적 대사 분석을 진행했다. 아미노산 대사, 해당과정 대사, 담즙산 대사가 암 면역항암 치료 효과 예측에서 중요한 역할을 한다는 것을 확인했다.
연구팀은 추가적인 암환자의 공개 데이터를 이용한 바이오인포매틱스 분석(벌크 RNA 시퀀싱 및 단일 세포 RNA 시퀀싱)과 면역세포 실험, 암동물모델 실험으로 입증했다. 아미노산 대사의 경우, 히스티딘(His)은 레벨이 높을수록, 호모시스테인(HCys)·페닐알라닌(Phe)·사르코신(Sar)은 레벨이 낮을수록 면역항암제의 반응성과 치료 예후가 좋은 것으로 나타났다.
아미노산들의 비율[His/(HCys+Phe+Sar)]을 면역항암 치료 결과를 예측하는 중요한 바이오마커로 제시하였으며, 비소세포성 폐암 환자들의 암 조직에서 벌크 RNA 및 단일 세포 RNA 시퀀싱 분석을 통해 이를 검증했다. 당을 분해하는 과정에서 대사물질이 면역항암 치료와 관련이 있다는 결과를 제시했다.
특히, 젖산의 경우 면역항암제 치료 이후 반응군에서는 큰 차이가 없는 반면, 비반응군에서 그 레벨이 유의하게 증가했다. 면역항암 치료 효과를 모니터링할 수 있는 바이오마커(생체지표)로서 젖산 대사를 특정했다. 특정 담즙산인 클리코케노데옥시콜산(GCDCA)과 타우로리토콜산(TLCA)이 면역항암제의 반응성 및 치료 예후와 관련이 있다는 분석 결과도 제시했다.
박한수 교수는 “마이크로바이옴 연구에서 대사체 연구는 장내 미생물이 생산하고 조절하는 대사산물이 환자의 면역 반응 및 대사 건강에 미치는 영향을 이해하는 데 필수적”이라며 “이번 연구가 이러한 중요한 기초를 제공했다”고 말했다.
광주=김한식 기자 hskim@etnews.com
