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| ▲ 바이오프린팅 기술을 통해 재현된 암 미세환경과 개인 맞춤형 약물 반응 식별 및 예측 (사진= POSTECH 제공) |
[mdtoday=김미경 기자] 암 환자의 약물 반응을 정확하게 예측할 수 있는 3D 위암 모델이 개발됐다.
POSTECH(포항공과대학교) 기계공학과·생명과학과·IT융합공학과·융합대학원 장진아 교수 연구팀은 미국 잭슨랩 유전체의학연구소 찰스 리(Charles Lee) 교수 연구팀과의 공동 연구 결과가 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 최근 게재됐다고 7일 밝혔다.
암 치료의 가장 큰 난제는 ‘종양의 이질성’이다. 마치 동일한 레시피로 요리해도 맛이 다르게 나오는 것처럼 같은 암이라도 환자마다 종양의 특성이 달라 약물에 대해 전혀 다른 반응을 보인다.
현재까지는 암 조직을 동물 모델에 이식하여 약물 반응을 관찰하는 PDX 모델이나 암세포 유전자를 분석해 약물의 효과를 예측하는 방법이 주로 사용됐지만 이 방법들은 시간과 비용이 많이 들고, 모든 환자에게 적용하기에는 한계가 있었다.
POSTECH·잭슨랩 유전체의학연구소 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 3D 바이오프린팅 기술을 이용했다.
연구팀은 환자의 위암 조직 조각, 위에서 유래한 탈세포화 세포외기질(ECM) 하이드로젤로 바이오잉크를 만들어 암세포와 주변 조직(간질세포) 사이의 상호작용을 재현했다. 또, 여기에 위 섬유아세포를 함께 배양해 종양을 둘러싼 미세환경을 더욱 정교하게 구현했다.
연구팀의 3D 위암 모델은 환자 고유의 위 조직 특성을 유지하면서 기존 PDX 모델에 비해 암의 발생과 성장, 약물 반응 관련 유전자 발현 패턴이 실제 환자와 유사했으며, 항암제 효과 및 예후 예측 실험에서 높은 정확성을 보였다.
특히 이 모델은 조직을 채취한 후 2주 이내에 신속한 평가가 가능하다는 장점이 있다.
POSTECH 장진아 교수는 “이번 연구는 환자 맞춤형 치료법 개발은 물론 새로운 항암제와 병합요법의 효과를 검증하는 전임상 플랫폼으로도 활용될 수 있다는 점에서 의미가 크다”고 밝혔다.
찰스 리 교수는 “이 모델은 암세포와 간질세포 간 상호작용을 정밀하게 재현해 약물 반응 정확성을 높이고, 효과가 없는 환자에 대한 불필요한 약물 사용을 줄이는 데 기여할 것”이라고 덧붙였다.
한편 이번 연구는 한국연구재단 대학중점연구소지원사업, 과학기술정보통신부 및 한국연구재단 STEAM연구사업 미래유망융합기술파이오니어, 중견연구자지원사업 지원을 받아 수행됐다.
메디컬투데이 김미경 기자([email protected])
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