뇌수막종 환자 세포 유래 오가노이드, 국내 첫 개발

서울성모병원 연구팀
줄기세포 3차원 배양해 뇌수막종 장기유사체 만들어
‘미페프리스톤’ 약물의 항종양 효과 확인

가톨릭대 서울성모병원 연구진이 개발한 뇌수막종 오가노이드 모델./서울성모병원

뇌수막종 환자의 실제 세포를 이용한 오가노이드(장기 유사체) 모델이 국내에서 처음 개발됐다. 뇌수막종은 뇌를 싸고 있는 수막에서 발생하는 모든 종양을 말한다.

가톨릭대 서울성모병원은 안스데반 신경외과 교수 연구진이 자체 개발한 뇌수막종 오가노이드로 약물 스크리닝 연구에서 긍정적인 결과를 얻었다고 9일 밝혔다. 이 연구 결과는 국제 학술지 ‘캔서셀인터내셔널’ 1월 18일자에 실렸다.

오가노이드는 줄기세포를 장기와 유사한 입체 구조로 배양한 것으로, 미니 장기(臟器)라고 불린다. 이전에는 인체 세포를 평면 배양접시에서 키워 인체 내부를 제대로 반영하지 못했다. 오가노이드는 실제 장기와 같은 형태와 구조를 가져 동물·세포실험을 대체할 수 있다.

안스데반 교수와 정연준 가톨릭대 의대 정밀의학연구센터 교수, 김도경 연구교원, 박준성 암진화연구센터 교수 등 연구진은 뇌수막종 환자 4명의 세포를 쌓아 오가노이드 모델을 만들었다. 이는 환자에게서 유래한 뇌수막종 오가노이드로, 실제처럼 다양한 세포 유형으로 이뤄져 있어 종양 미세환경을 구현한다.

면역조직화학검사(IHC)와 전장 엑솜 정보를 해독한 결과 이 오가노이드는 수술로 떼어낸 환자의 종양과도 매우 유사했다. 엑솜 해독은 DNA에서 단백질 합성 정보를 가진 부분인 엑손의 유전정보를 모두 해독하는 것을 말한다. 또한 9주 이상 장기 배양하고 반복적으로 냉동, 해동을 거쳐도 기능과 형태를 유지했다. 원래의 조직학적 특징과 종양 미세환경을 그대로 유지하는 셈이다.

연구진은 오가노이드를 이용해 뇌종양 약물로 주목받아온 미페프리스톤의 효능을 시험했다. 뇌수족막종은 뇌종양 중 가장 흔하다. 대부분 양성이고 수술로 치료한다. 하지만 수술 후 재발하면 방사선 외에 사용할 수 있는 약물이 없었다. 실험 결과 미페프리스톤이 항종양 효과를 보여 환자의 생존율을 높인다는 사실이 확인됐다. 이번 연구 결과가 새로운 치료제 개발에 중요한 단초가 될 전망이다.

지금까지 개발됐던 뇌종양 오가노이드는 배양 과정에서 변형이 일어나 생물학적 특성을 잃고 종양의 미세환경을 실제처럼 반영하지 못한다는 한계가 있었다. 안스데반 교수는 “이번에 개발된 뇌수막종 오가노이드는 이전 뇌수막종 모델의 한계를 극복하고 실제 뇌종양과 유사성이 뛰어나다”며 “정밀 의학 시대에 뇌수막종에 대한 약물을 식별하고 선택하는 연구에 유용하게 사용될 것”이라고 말했다. 그는 “이번 연구결과 뇌종양 영역에서 가장 흔한 뇌수막종의 신약을 스크리닝 할 수 있었다”며 “후속 연구를 통해 치료 방법이 없는 재발 환자들에게 새로운 치료법을 찾아주고 싶다”고 밝혔다.

왼쪽부터 안스데반 서울성모병원 신경외과 교수와 정연준 가톨릭대 의대 정밀의학연구센터 교수, 김도경 연구교원, 박준성 암진화연구센터 교수./서울성모병원

참고 자료

Cancer Cell International(2024), DOI: https://doi.org/10.1186/s12935-024-03225-4

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