국내 연구팀이 세계 최초로 두경부암 오가노이드에 담긴 단일세포 전사체를 분석해 두경부암 치료에 저항하는 기전과 핵심 조절 인자를 규명했다. 두경부암 치료의 불량한 예후를 개선하는 치료제 개발의 단초가 될 것으로 기대된다.
15일 연세대 강남세브란스병원에 따르면 박영민 이비인후과 교수는 데천 린(Dechen Lin) 미국 서던캘리포니아대(USC) 두경부센터 교수 등과 공동 연구팀을 꾸려 두경부암 환자 31명의 종양세포에서 유래한 종양 오가노이드를 세계 최초로 만들었다.
오가노이드는 줄기세포를 3차원적으로 배양하거나 재조합해 만든 인체장기 유사체다. 세계적인 동물실험 규제 강화 추세에 따라 그 대안으로 급부상하고 있다.
연구팀은 두경부암 환자 유래 종양 오가노이드의 유전적 특성 및 조직학적 형태가 실제 환자 종양과 매우 유사하고 장기간 배양을 거듭해도 동일 특징이 유지되는 것을 확인한 뒤 두경부암 치료에 주로 쓰이는 항암제인 '시스플라틴'을 적용했다. 그 결과 반응 정도가 실제 환자 치료 결과와 일치해 치료 반응 예측 도구가 될 수 있음을 입증했다.
연구팀은 전체 리보핵산(RNA) 및 단일세포 RNA 분석을 통해 오가노이드 내에 존재하는 분자 아형과 종양 내부 유전자 발현의 다양성(전사적 이질성)을 확인했다. 이는 두경부암 환자 종양에서도 관찰되는 특징으로, 두경부암 오가노이드가 치료 전 환자 반응성을 예측하고 최적의 약제를 선택하는 데 도움이 될 수 있음을 시사한다.
연구팀에 따르면 두경부암 세포가 상피세포와 간엽세포 특징을 동시에 지닌 '혼합형 상피-간질엽 전이' 상태를 보일 경우 항암제 시스플라틴 저항성을 일으켜 반응도가 낮아졌다. 또 암세포 내부의 암피레귤린(AREG) 단백질 발현이 혼합형 상피-간질엽 전이 발현의 핵심 조절 인자로 작용한다는 것을 입증했다. 구강과 인·후두를 덮고 있는 상피세포에서 기원한 악성 종양인 두경부 편평상피세모암종은 수술, 화학 약물, 방사선 치료 등의 병합 치료를 시행해도 사망률이 높다. 다른 암종에 비해 혁신적인 치료제 개발도 더딘 편이었다.
박영민 교수는 "세계 최초로 두경부암 환자 종양 조직을 이용해 두경부암 오가노이드를 생성하고 치료 저항성 기전을 밝혔다는 점에서 의미가 크다"며 "이번 연구 결과가 향후 난치성 두경부암 환자 생존율 개선을 위한 활동의 기반이 되기를 바란다"고 말했다.
이번 연구는 미국암연구협회가 발행하는 학술지 '캔서 리서치'(Cancer Research) 최신호에 실렸다.
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