포스텍, 3D바이오프린팅 기반 위암 3D모델 개발
종양 이질성 해소 기여..불필요한 약물 사용 줄여
암 환자의 약물 반응 정확성을 높이고, 효과 없는 불필요한 약물 사용을 줄일 수 있는 3D 위암 모델이 개발됐다.
포스텍은 장진아 기계공학과·생명과학과·IT융합공학과·융합대학원 교수 연구팀이 찰스 리 미국 잭슨랩유전체의학연구소 교수 연구팀과 공동으오 암 환자의 약물 반응을 정확하게 예측할 수 있는 3D 위암 모델을 개발했다고 9일 밝혔다.
암 치료에 있어 가장 큰 어려움은 다른 개체의 동일 암종 또는 한 종양 안에서 암세포들의 생물학적 특성이 서로 다른 '종양의 이질성'에 있다. 마치 동일한 요리법으로 요리해도 음식 맛이 다른 것처럼 같은 암이라도 환자마다 종양 특성이 달라 약물에 대해 전혀 다른 반응을 보인다. 종양 이질성은 유전체, 후성 유전체, 단백질체 등의 변이가 원인이 돼 생기는 것으로, 종양 재발의 원인이 된다고 알려져 있다.
현재까지는 암 조직을 동물모델에 이식해 약물 반응을 관찰하는 환자유래이종이식(PDX) 모델이나 암세포 유전자를 분석해 약물의 효과를 예측하는 방법이 주로 사용돼 왔다. 하지만 이 방법들은 시간과 비용이 많이 들고, 모든 환자에게 적용하는데 한계가 있었다.
연구팀은 3D 바이오프린팅 기술을 이용해 한계를 극복했다. 환자의 위암 조직 조각과 위에서 유래한 탈세포화 세포외기질(세포 외부에 존재하는 복잡한 구조물) 하이드로젤을 이용해 바이오잉크를 만들어 암세포와 주변 조직(간질세포) 사이의 상호작용을 재현했다. 여기에 위 섬유아세포를 함께 배양해 종양을 둘러싼 미세환경을 더욱 정교하게 구현했다.
3D 위암 모델은 환자 고유의 위 조직 특성을 유지하면서 기존 PDX 모델보다 암의 발생과 성장, 약물 반응 관련 유전자 발현 패턴이 실제 환자와 유사한 것으로 나타났다. 항암제 효과 및 예후 예측 실험에서 높은 정확성을 보였다. 아울러, 조직을 채취한 후 2주 이내에 신속한 평가가 가능하다고 연구팀은 설명했다.
장진아 포스텍 교수는 "이번 연구는 환자 맞춤형 치료법 개발뿐 아니라 새로운 항암제와 병합요법의 효과를 검증하는 전임상 플랫폼으로도 활용될 수 있다는 점에서 의미가 크다"고 말했다.
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 평가했다.
이 연구결과는 국제학술지 '어드밴스드 사이언스(지난달 2일)'에 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr
포스텍은 3D바이오프린팅 기술을 이용해 암 환자의 약물 반응을 정확하게 예측할 수 있는 3D 위암 모델을 개발했다. 포스텍 제공
