박지환(오른쪽부터) GIST 생명과학과 박지환 교수, 박규민 석박통합과정생.[GIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] “기존 치료 진단 체계를 크게 변경하지 않으면서도 환자 분석 방향이나 관점을 조금만 달리한다면 항암치료 결정 여부에 큰 도움이 될 것이다.”

종양 내부의 미세한 차이까지 세포 단위로 정밀하게 분석해 면역 항암 치료 반응을 정확히 예측할 수 있는 ‘맞춤형 진단 기술’이 나왔다.

광주과학기술원(GIST)은 생명과학과 박지환 교수 연구팀이 단일세포 수준에서 면역 항암 치료 반응을 정밀하게 예측할 수 있는 분석 기술(scMnT)을 개발했다고 밝혔다.

면역 항암 치료는 우리 몸의 면역계를 활성화해 면역세포가 암세포를 인식하고 공격하도록 유도하는 치료법이다.

하지만 같은 암이라도 환자에 따라 치료 효과가 크게 다르며, 일부에서는 효과가 거의 없거나 과도한 면역 반응이 나타나기도 한다.

이러한 차이는 암세포의 유전적 특징과 밀접하게 관련돼 있는데 기존 미세부수체 불안정성(MSI) 평가는 ‘양성/음성’의 이분법에 머물러, 환자별 치료 반응을 정밀하게 가려내기에는 한계가 있었다.

연구팀은 MSI를 단순한 ‘유무’가 아니라 강도의 차이를 갖는 연속적인 지표로 보고, 이를 정량적으로 측정하는 분석 기술 ‘scMnT’를 개발했다.

이 기술은 종양 내 MSI의 ‘이질성’에 주목, 기존처럼 전체 평균값이 아닌 세포 단위의 차이를 개별적으로 비교·분석할 수 있다. 이는 하나의 종양 안에서도 암세포마다 복제 오류의 정도가 서로 다른데, 이를 마치 상자 속 과일의 상태를 하나하나 구분하듯 세포별로 정밀하게 구분하는 것이다.

실제 대장암 환자 데이터에 적용한 결과, 동일 환자의 종양 내에서도 MSI 수치가 높은 세포와 낮은 세포가 공존하는 이질성이 확인됐다.

면역 항암 치료 반응을 예측하는 바이오마커인 MSI에 대한 개념도.[GIST 제공]

특히 MSI 강도가 높은 영역일수록 면역세포(T림프구)가 집중돼 활발하게 암세포를 공격하는 반면, 낮은 영역에서는 면역 반응이 상대적으로 무뎌지는 현상이 관찰됐다. 이는 종양 내부의 차이가 실제 치료 반응의 차이로 이어질 수 있음을 시사한다.

이러한 결과는 모든 세포의 평균값만을 기준으로 MSI를 ‘양성’ 또는 ‘음성’으로 판단하던 기존 벌크 분석의 한계를 드러낸다. 평균값만으로는 종양 내부의 미세한 차이를 반영하기 어려워, 치료 반응이 낮은 영역과 같은 ‘사각지대’를 놓칠 수 있기 때문이다.

연구팀은 MSI 강도가 높은 종양일수록 면역세포(특히 T림프구)가 더 많이 존재하고, 면역 항암 치료에 대한 반응도 더 좋은 경향을 확인했다.

이는 scMnT 기술이 치료 반응을 보다 정밀하게 예측할 수 있는 기반을 제공하며, 환자별 종양 특성에 따른 치료 전략 수립에도 활용될 수 있음을 보여준다.

박지환 교수는 “이번 연구는 MSI를 단순한 이분법적 지표가 아닌 ‘정량적 지표’로 이해할 수 있는 기반을 마련했다는 점에서 의미가 있다”며 “향후 암 환자의 맞춤형 치료 전략 수립과 면역 항암 치료의 성공률 향상에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구결과는 생물정보학 분야 국제학술지 ‘브리핑스 인 바이오인포매틱스’에 4월 14일 게재됐다.