국내 대학, 병원들이 협력해 환자 맞춤형 뇌종양 치료 및 신약 개발의 새로운 가능성을 열었다. 뇌종양 환자에게 항암제를 투여하기 전, 종양세포와 뇌혈관 환경을 모사한 '칩'을 통해 약 효능을 확인할 수 있게 했다. 뇌종양에 대한 맞춤형 치료, 신약 개발 플랫폼 개발이 탄력을 받을 것으로 보인다.
한국과학기술원(KAIST)은 안송이 기계공학과 교수팀이 안중호 성균관대 교수팀, 임재준 분당차병원 교수, 강윤정 차의과학대 교수팀과 공동 연구로 교모세포종 환자 치료 반응 예측이 가능한 '환자 맞춤형 혈액-뇌종양 장벽(BBTB)' 칩을 개발했다고 18일 밝혔다.
뇌에는 혈액 속 해로운 물질 진입을 막는 '혈액-뇌 장벽'이 있는데, 이 장벽은 항암제가 뇌종양까지 도달하는 것도 방해한다. 더욱이 교모세포종이 생기면 종양 주변 혈관장벽도 변해, 환자마다 정도와 특성이 다르다. 교모세포종 치료 반응을 예측하려 해도, 약물 반응까지 충분히 파악하기 어려웠다.
이에 연구팀은 환자 종양뿐 아니라 항암제가 종양까지 도달하는 '길'인 혈관장벽까지 함께 칩에 구현했다.
환자에게서 얻은 교모세포종 세포와 뇌혈관 내피세포, 별아교세포를 작은 미세유체 칩 안에 배양해 실제 종양과 정상 뇌조직이 맞닿는 경계 부위와 유사한 환경을 만들었다. 혈관 주변 세포와 면역세포도 추가할 수 있도록 설계해 보다 정밀한 재현이 가능하다.
연구팀은 서로 다른 교모세포종 환자 3명의 종양세포로 각각 환자를 모사한 혈액-뇌종양 장벽 칩을 제작, 서로 다른 치료를 적용했다. 그 결과 치료 반응이 비슷했던 기존 유전자 검사에서와 달리 모사 칩에서는 치료제 반응이 상이했다. 더욱이 모사칩 결과는 실제 환자 치료 경과와 일치했다.
이는 유전자 정보가 비슷하더라도 환자 종양 주변 혈관장벽 상태에 따라 치료 반응이 달라질 수 있으며, 이를 환자 맞춤형 칩을 통해 확인할 수 있음을 보여준 결과다.
안송이 교수는 “이번 연구는 환자 유래 종양세포와 혈액-뇌종양 장벽을 함께 재현함으로써 환자마다 다른 치료 반응을 실제와 가깝게 평가할 수 있는 플랫폼을 제시했다는 점에서 의미가 있다”며 “향후 보다 많은 환자를 대상으로 검증해 교모세포종 환자의 맞춤형 치료 전략 수립과 신약 개발을 위한 전임상 평가 플랫폼으로 발전시키기를 기대한다”고 말했다.
이번 연구에는 류민수 KAIST 기계공학과 박사과정, 이가은 성균관대 박사과정이 1저자로 참여했다. 연구결과는 국제학술지 '스몰'에 지난 6월 27일 게재됐으며, 표지논문으로 선정됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
