KAIST, 세계 최대 규모 ‘암 세포 지도’ 만들었다

박종은·최정균 KAIST 교수 공동 연구진
면역 관문 억제제 효능 예측에도 활용 가능

한국과학기술원(KAIST) 연구진이 만든 '전 암종 단일세포 지도'로 찾은 암(왼쪽)과 정상 조직의 세포 생태계 네트워크. 이번 연구 결과를 활용하면 항암 치료의 효과는 높이고 부작용은 줄일 수 있는 맞춤형 항암 치료가 가능해질 전망이다./한국과학기술원

국내 연구진이 모든 종류의 암 세포와 암 미세환경 사이의 상호작용을 표현한 ‘암 세포 지도’를 공개했다. 최근 암 표준 치료로 주목 받는 면역 관문 억제제의 효과와 부작용을 예측하는 데 도움을 줄 수 있는 기술이다.

박종은 한국과학기술원(KAIST) 의과학대학원 교수와 최정균 바이오및뇌공학과 교수가 이끄는 공동 연구진은 22일 세계 최대 규모의 암 단일세포·공간전사체 데이터베이스를 구축했다고 밝혔다.

연구진은 암 환자에서 채취한 조직 1000여개와 건강한 사람 500여명의 조직을 분석해 30종 이상 암에 대한 세포 지도를 만들었다. 단일세포·공간전사체 기술을 이용해 개별 세포 단위와 암 조직의 3차원(3D) 구조에 대한 미세환경을 포함한 ‘전 암종 단일세포 지도’를 구축하는 데 성공했다.

단일세포·공간전사체는 모든 유전자의 발현 패턴을 개별 세포 단위와 조직의 3차원(3D) 구조에서 분석한 데이터다. 암 미세환경을 구성하는 세포와 조직의 3D 구조를 파악하고 상호작용을 측정하는 데 활용한다. 암은 인체 내에서 스스로 진화하는 만큼 미세환경을 이루는 다른 세포와의 차이와 상호작용을 이해하면 환자 맞춤형 항암 치료가 가능해진다.

연구진은 암 세포에서 수집한 단일세포·공간전사체 데이터를 삼성서울병원 연구진과 공동으로 분석해 면역 치료 효과에 중요한 역할을 하는 세포 생태계 타입도 찾았다. 암 조직을 구성하는 세포 100여개의 상태를 확인하고 미국의 암 환자 공공데이터베이스(TCGA) 같은 대규모 데이터를 활용했다.

그 결과, 면역관문 억제 치료를 받으면 ‘3차 림프 구조’가 항암제인 면역 관문 억제제의 치료 결과를 예측하는 데 중요한 것으로 나타났다. 3차 림프 구조는 일반적인 림프절과 비슷하지만 건강한 조직에서는 만들어지지 않으며 만성 염증이나 암이 있는 조직에서 면역 세포들이 조직화된 형태를 말한다.

연구진은 이번 결과를 이용하면 면역 관문 억제제의 부작용을 줄일 수 있을 것이라고 기대하고 있다. 면역 관문은 면역 세포가 정상 세포를 공격하지 않도록 표시를 하는 단백질이다. 암세포가 종종 이를 악용한다. 면역 관문 억제제는 암세포가 면역 관문과 결합하지 못하고 다시 면역 세포의 공격을 받도록 한다. 면역 관문억 제제는 뛰어난 항암 효과를 갖고 있으나 일부 환자에게서는 부작용으로 과도한 염증 반응이 나타나기도 한다.

박 교수는 “이번에 구축한 세계 최대 규모의 암 조직 데이터베이스는 면역 치료의 결과 예측에 중요한 영향을 미칠 것”이라며 “면역 관문 억제제를 사용할 환자를 선정하는 데도 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 지난 14일 소개됐다.

참고자료

Nature Communications, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-48310-4

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