포스텍·연세대 공동연구팀, 위암 정밀 맞춤 치료 연구의 새로운 이정표 제시

3D바이오 프린트 기술 활용해 실제 위암 혈관 구조 재현…임상 전 단계 환자반응 예측 가능

포스텍 기계공학과·IT융합공학과·생명과학과·융합대학원 장진아 교수, 기계공학과 조동우 교수, 시스템

생명공학부 통합과정 김지수씨, 연세대 외과학교실 정재호 교수·의생명과학부 김정민 박사 공동연구팀은 위암 환자 유래 암오가노이드(PDO)를 활용해 맞춤형 치료를 위한 혈관화된 위암 모델을 제작하는데 성공했다.

POD는 환자로부터 유래된 조직 덩어리로, 조직이나 종양의 세포를 사용해 만들어진 3차원 유기체를 말한다.

위암 정밀 맞춤 치료 연구의 새로운 이정표를 제시했다고 평가받는 이번 연구는 국제 학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈'에 게재됐다.

신약이나 새로운 치료법 효과를 검증하기 위해선 사람을 대상으로 한 임상시험이 반드시 필요하다. 임상 전 단계에서 환자반응을 예측할 수 있다면 참여 환자들의 부작용을 현저히 줄일 수 있어 임상시험 성공률도 크게 높아진다.

하지만 현재 기술로는 체외에서 위암의 병리학적 특징과 종양을 둘러싼 복잡한 환경 등을 그대로 재현하는데 한계가 있어 임상시험 전 단계에 해당하는 과정을 수행하기가 쉽지 않았다.

이에 연구팀은 POD와 3D바이오 프린팅 기술로 실제 위암 혈관 구조와 환경을 완벽하게 재현한 VOM(혈관화된 오가노이드 모델)을 제작했다.

VOM은 콜라겐 등 위 특이적인 기질 단백질이 풍부한 탈세포화 세포외기질을 사용해 실제 위암과 비슷한 90% 이상의 높은 세포 생존률을 나타냈다.

해당 결과를 바탕으로 연구팀은 환자별 VOM을 제작해 약물 실험을 진행하자, 동일한 약물이라도 환자모델마다 반응이 다르게 발현됐다. 이는 임상시험과도 일치하는 반응이라는 게 연구팀의 설명이다. 환자의 미세한 위암 혈관 구조와 생체 조건을 재현한 VOM으로 임상 전 단계에서 환자의 반응을 예측할 수 있게 된 셈이다.

포스텍 장진아 교수는 "환자 맞춤형 암 치료를 위한 유망한 플랫폼이 개발됐다고 본다. 이 플랫폼은 약물이 혈관을 통해 작용하는 다른 유형의 암에도 적용할 수 있어 앞으로 추가 연구 대한 기대가 크다"고 했다.

연세대 정재호 교수는 "고도화된 생체모델 플랫폼을 활용해 다양한 임상시험을 실험실 수준에서 시뮬레이션함으로써 암의 기전 연구뿐 아니라 항암 치료제에 대한 효과도 미리 판단할 수 있게 됐다. 암 정밀 치료 실현에 새로운 패러다임이 될 수 있다"고 했다.