유전자 조작 줄기세포, 교모세포종 항종양 효과 확인
종양세포 사멸 증가·침윤 억제…항암 전구약물 병용 시 효과 강화
성빈센트병원(원장 나승임)은 최근 신경외과 안스데반 교수팀(가톨릭대 정밀의학연구센터 정연준·박준성 교수와 김도경 박사)이 유전자 조작 중간엽줄기세포 치료 플랫폼인 'BM03'를 환자유래 교모세포종 오가노이드에 적용해 항종양 효과를 확인했다고 21일 밝혔다.
교수팀에 따르면 교모세포종은 빠른 증식과 주변 뇌조직으로의 침윤, 높은 치료 저항성을 특징으로 하는 악성 뇌종양으로 기존 치료에도 예후가 불량한 경우가 많아 새로운 치료 전략의 필요성이 지속적으로 제기돼 왔다.
특히 기존 세포주나 동물모델만으로는 환자별 종양의 특성과 복잡한 종양 미세환경을 충분히 반영하기 어렵다는 한계가 있었다는 것.
이에 교수팀은 실제 환자의 종양 조직을 이용해 제작한 오가노이드 모델에서 유전자 조작 줄기세포의 치료 가능성을 평가했다.
구체적으로 연구에 사용된 BM03는 종양 부위로 이동하는 중간엽줄기세포에 항암 기능을 부여한 세포치료 플랫폼이다.
종양세포의 사멸을 유도하는 TRAIL과 항암 전구약물인 5-fluorocytosine(5-FC)을 활성 항암물질인 5-fluorouracil(5-FU)로 전환하는 효소 CD::UPRT를 발현하도록 설계됐다.
여기에 종양 부위로의 이동을 촉진하기 위해 CCR2와 CXCR4도 함께 발현하도록 해 종양세포에 대한 표적 접근성과 항암 효과를 높이고자 했다.
그 결과 BM03를 적용한 오가노이드에서는 대조군과 일반 중간엽줄기세포 처리군보다 종양세포 생존율이 유의하게 감소했으며, 세포사멸은 증가했으며 BM03와 항암 전구약물인 5-FC를 함께 처리했을 때 항종양 효과가 더욱 강화됐다.
더 나아가 3차원 분석에서도 종양세포의 침윤이 감소했으며, 암세포의 침윤과 종양 줄기세포 특성에 관여하는 Zeb1, Snail, Olig2, Sox2의 발현이 줄어드는 것으로 나타났다.
또한 BM03가 오가노이드 내부와 중심부까지 이동하는 모습이 관찰됐으며, 해당 부위에서 종양세포 사멸이 증가하는 현상도 확인됐다.
이번 연구는 유전자 조작 중간엽줄기세포가 환자의 종양 특성을 반영한 오가노이드에서도 항종양 효과를 나타낼 수 있다는 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 있다는 게 교수팀의 설명이다.
안스데반 교수는 "이번 연구를 통해 기존 동물모델에서 확인했던 BM03의 항종양 효과가 환자 종양의 주요 특성을 반영하는 오가노이드 모델에서도 유지된다는 점을 확인했다"며 "향후 보다 다양한 환자유래 모델과 생체 내 연구를 통해 치료 효과와 안전성을 추가로 검증하고, 교모세포종 환자를 위한 새로운 세포치료 전략으로 발전시키는 것이 목표"라고 말했다.
한편 이번 연구는 국제학술지 'Cells'(IF: 6.0)에 게재됐으며한국연구재단과 가톨릭대 기초의학 연구지원 프로그램, 가톨릭세포치료사업단 등의 지원을 받아 수행됐다.