국립암센터(원장 서홍관) 연구진이 전이성 췌장암, 유방암, 위암 환자의 복수와 흉수 검체로부터 암 오가노이드를 수립해 환자 맞춤형 치료 전략 수립에 대한 가능성을 제시했다.

암 오가노이드는 차세대 핵심 기술로 환자의 종양세포를 체외에서 3차원으로 배양한 종양 유사체이다. 이는 배양 접시에서 2차원으로 암세포를 배양하는 경우와 달리 종양 조직의 구조와 생물학적 특성을 잘 반영한다. 

일반적으로 종양조직 검체를 이용해 제작되는 오가노이드는 조직검사나 수술을 하지 않는 이상 전이성 암 환자에서 임상적 특징을 완벽하게 반영하기 어려운데 국립암센터 오가노이드 연구팀이 전이성 암 환자의 검체로부터 오가노이드를 배양한 연구결과를 발표한 것이다.

연구팀은 이러한 암 오가노이드를 흉수·복수 내 종양세포를 이용해 배양하는 방식으로 전이성 암 환자의 임상적 특징을 구현해냈다. 악성 흉수와 복수가 동반된 환자들은 일반적으로 항암치료에 대한 반응률이 상대적으로 낮고 예후가 불량한 것으로 알려져 있으며 흉수와 복수가 증가하면 각각 호흡곤란과 복부팽만감이 발생하기 때문에 증상을 완화시킬 목적으로 흉수·복수천자 등의 배액술을 반복적으로 시행한다.

연구팀은 이 과정에서 검사 목적으로 사용되는 50~100mL 외의 폐기되는 나머지를 활용해 체외에서 오가노이드로 배양했다. 흉수·복수 내에는 부유하는 종양세포들이 존재하며, 이를 오가노이드로 배양했을 때 전이된 종양 상태가 잘 반영된다. 또한 비침습적인 방법으로 반복적으로 검체를 획득해 한 환자에서 여러 임상적인 상황을 반영한 오가노이드를 배양할 수 있다.

국립암센터 오가노이드 연구팀은 이러한 방법을 적용해 췌장암, 유방암, 위암 환자의 복수와 흉수 검체에서 총 28개의 암 오가노이드를 배양하는 데 성공했다. 연구팀은 배양된 오가노이드가 종양의 분자유전학적인 특성을 잘 반영하며, 환자들에게 실제 약물 투약시의 임상 반응 결과와 오가노이드의 약물 반응성이 높은 상관관계를 보인다는 점을 확인했다. 또한 항암제 내성이 발생하기 전후 수립된 오가노이드 사례에서도 각각 약물 반응성이 달라진다는 점을 확인함으로써 실제 환자들의 임상적인 상황을 잘 반영한다는 것을 입증했다.

최원영 교수(암분자생물학연구과, 종양내과 전문의)는 “항암치료에 대한 반응률이 낮은 환자들에서 흉수, 복수 검체를 이용해 배양한 오가노이드는 향후 환자별 맞춤형 치료 전략 개발 및 신약 개발 과정에서 중요한 역할을 할 것으로 기대된다”라고 말했다.

김윤희 교수(분자영상연구과, 암의생명과학과)는 “전이된 종양 상태를 잘 반영한 오가노이드를 개인 맞춤형 항암제 적용 등에 활용해 최적의 치료법 개발 및 암환자 삶의 질 개선에 기여하겠다”라고 밝혔다.

이번 연구는 국립암센터 공익적 암 연구사업인 ‘환자유래 오가노이드 기반 항암제 저항 난치성 유방암 환자의 유효약물 탐색 및 임상 적용 개발’ 연구(연구책임자 이근석)와 과학기술정보통신부의 국가생명연구자원 선진화사업인 ‘희귀 및 난치성 암 연구를 위한 주문 제작형 오가노이드 서비스 허브’연구(연구책임자 공선영)의 지원으로 수행됐으며 연구결과는 ‘Cancer Research and Treatment(IF 5.036)’ 최신호에 게재됐다.