만성골수성백혈병 표적항암제 치료 중단 후 재발 예측 알고리즘 개발

김동욱 교수 “안전하게 표적항암제 복용 중단 가능한 환자 선별할 수 있게 돼”

만성골수성백혈병 표적항암제 치료를 중단하는 경우 재발 위험도를 예측하는 알고리즘이 개발됐다.

의정부을지대학교병원은 혈액내과 김동욱 교수 연구팀이 이 같은 알고리즘을 개발했다고 15일 밝혔다.

만성골수성백혈병은 적혈구·백혈구·혈소판 등 혈액세포를 만드는 조혈줄기세포가 BCR-ABL1유전자 발생에 의해 비정상적인 혈액세포를 폭발적으로 늘리는 과정에서 발생하는 악성 혈액암이다. 20여 년 전에는 골수이식 외 치료가 어려워 평균 6~7년의 생존기간을 보였으나, 표적항암제 개발 후 장기간 생존이 가능해졌다.

표적항암제는 2001년 세계 최초 표적항암제 ‘글리벡’이 혈액암에 도입된 것을 시작으로 약 20년간 수많은 표적항암제가 개발되어 여러 암환자에게 적용되고 있으나, 약물 내성이 발생하거나 급성기로 진행될 경우 1년 이내 사망하게 된다. 

만성골수성백혈병 표적항암제는 현재 5세대까지 진행되고 있으며, 환자의 삶의 질 개선 및 완치를 목표로 평생 복용해야 하는 것으로 알려진 항암제의 중단까지 연구되고 있어 완치에 대한 의생명과학계의 주목을 받고 있다.

또 고가의 표적항암제를 장기간 투여(복용)할 경우 개인 및 국가의 경제적 부담과 심뇌혈관 및 호흡기계, 신장, 간 기능이상 등 만성 부작용 발생률이 증가해 각국에서 신약개발 및 항암제 투약 중단을 위해 10년 넘게 연구해왔으나, 치료 중단 후 재발 여부를 예측이 불가해 위험부담이 컸다.

이러한 난제 해결을 위해 의정부을지대학교병원 혈액내과 김동욱 교수, 한국과학기술연구원 (KIST) 김은정 박사, 충남대 분석과학기술대학원 김재영 교수 연구팀은 수학적 모델링 기법을 활용해 글리벡 투여 및 중단 후 환자의 백혈병 유전자가 어떻게 변화하는지 분석하고, 이를 기반으로 글리벡 2차 중단 후 재발 위험도를 예측하는 기술을 개발했다. 

연구팀은 미분방정식을 통해 백혈병 유전자가 있는 암세포 수의 시간에 따른 변화를 설명하고 치료제 중단 후 암세포의 성장 속도를 예측했다. 이러한 분석으로 암세포 성장 속도를 조절하는 주요 수학 모델 매개 변수를 발견한 것이다.

발견된 주요 매개 변수를 이용해 개발한 수학 모델 기반 예후 인자는 글리벡 치료 2차 중단 후 재발 위험도 예측에 적용한 결과 76.2%의 높은 정확도를 보였다. 

표적항암제 복용 중단이 가능한 완전유전자반응을 보인 만성골수성백혈병 환자들은 해당 알고리즘을 통해 치료 중단 시 재발 위험도를 임상시험 없이 안전한 방법으로 예측할 수 있다.

김동욱 교수는 “본 연구는 기존에 없었던 새로운 수학적 모델을 개발하여 표적항암제 치료 중단 후 재발 여부를 예측할 수 있게 돼 안전하게 표적항암제(글리벡) 복용 중단이 가능한 환자를 선별할 수 있게 되었다는 측면에서 큰 의미가 있다”라고 설명했다.

한편, 해당 연구 결과는 세계적 종양학 학술지 Neoplasia 7월호에 게재됐다.