종양 주변 체액을 겨냥한 실험적 치료법
싱가포르 과학자들이 21개 원발암 유형의 검체 397개를 분석해 복막에서 암 성장을 돕는 단백질 두 가지를 찾아낸 뒤, 실험용 나노바디 E8을 개발했다. 환자 10명의 조직을 이용한 시험에서는 종양 세포 약 70%가 제거됐다. 치료 선택지가 적은 환자를 위한 치료법을 개발할 초기 근거가 마련된 셈이다.
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이번 연구는 복막 전이를 다뤘다. 위, 대장, 난소 등 장기에서 시작된 암이 복강을 둘러싼 막인 복막으로 퍼지는 것을 말한다. 연구진에 따르면 이처럼 병이 진행된 환자의 평균 생존 기간은 9개월 미만이다.
E8은 아직 개발 단계다. 연구진은 5년 안에 사람을 대상으로 시험을 시작하는 것을 목표로 하고 있다. 인체 안전성과 효과, 생존 기간 연장 여부는 아직 확인되지 않았다.
이번 연구는 싱가포르 국립암센터가 주도했으며, 과학기술연구청 산하 분자·세포생물학연구소, 싱가포르 종합병원, 싱가포르국립대학교 용루린의과대학이 협력했다. 연구 결과는 9월 학술지 Molecular Cancer에 게재됐다.
복강 내 체액을 치료 표적으로 삼은 이유
복수는 복부에 체액이 비정상적으로 고이는 현상으로, 암이 복막으로 전이됐을 때 흔히 나타난다. 복수가 차면 통증을 유발할 수 있다. 또 암세포의 생존과 성장을 돕는 물질도 포함하고 있어 단순히 불편한 증상에 그치지 않고 질병 진행 과정의 일부가 된다.
싱가포르 연구진은 2016년 복부를 둘러싼 막으로 암이 전이되는 과정을 조사하기 시작했다. 연구가 진행되면서 종양 주변 환경, 특히 종양을 둘러싼 체액에 관심을 돌렸다.
연구 책임저자이자 싱가포르 종합병원 및 국립암센터 싱가포르의 육종·복막암·희귀암 부서장인 조니 옹은 연구 접근법을 다음과 같이 설명했다.
“이 단계에서 종양 세포가 아니라 체액을 표적으로 삼아 종양의 성장이나 전이를 막을 수 있다는 개념 증명이 이뤄졌습니다. 암세포의 성장 잠재력을 차단하기 위해 체액에 '물질'을 넣는 방안을 제안했습니다.”라고 그는 말했다.
핵심 아이디어는 암이 주변 환경에서 얻는 지원을 끊는 것이다. 종양이 계속 자라려면 악성 세포만 필요한 것이 아니다. 주변 체액 속 물질도 종양을 유지하는 데 도움이 될 수 있어 연구진은 새로운 개입 지점을 찾았다.
검체 397개에서 발견한 단백질 두 가지
연구진은 분자 프로파일링을 통해 데이터에 포함된 단백질과 생물학적 경로를 살폈다. 분자 프로파일링은 검체의 생물학적 구성 요소를 측정해 어떤 과정이 활성화돼 있고 어떤 과정을 약물 표적으로 삼을 수 있는지 파악하는 방법이다.
PAI-1과 S100A10은 복수에서 종양 발달을 이끄는 핵심 요소로 나타났다. 단백질은 세포 안팎에서 다양한 기능을 한다. 이번 연구에서는 암 성장을 돕는 단백질을 찾아내 구체적으로 조사할 표적을 정했다.
연구진은 두 단백질 가운데 하나를 실험용 나노바디의 표적으로 선정했다. E8은 기존 화학요법처럼 빠르게 분열하는 세포를 광범위하게 공격하는 대신, 암을 돕는 특정 단백질을 차단하도록 설계됐다.
원발암 유형 21개를 아우르는 데이터는 복막 전이의 중요한 특징도 보여준다. 서로 다른 장기에서 시작된 암이 결국 같은 복강 공간으로 퍼질 수 있다는 점이다. 연구진은 이처럼 공통된 환경을 살펴 시작점이 다른 암들의 성장 기전을 찾았다.
초기 시험에서 확인된 E8의 효과
나노바디는 특정 표적을 인식하도록 만든 작은 항체 조각이다. 항체는 특정 분자에 결합하는데, 연구진은 이러한 특성을 이용해 단백질의 활동을 방해할 수 있다. E8은 복강 체액 속 종양 성장과 연관된 단백질에 이 방식을 적용했다.
연구진은 실험실에서 배양한 암세포, 동물 모델, 히알루론산으로 만든 하이드로겔에 보존한 진행성 복부암 환자 조직 등 세 가지 시스템에서 치료제를 시험했다. 하이드로겔은 젤리 같은 구조로 물을 머금으며 실험 중 조직을 지지할 수 있는 물질이다.
환자 10명의 조직을 이용한 시험에서는 종양 세포 약 70%가 제거됐다. 이는 실험용 검체에서 확인된 결과다. 치료에 대한 환자의 반응을 측정하려면 다음 단계인 환자 대상 시험이 필요하다.
옹은 세 가지 실험 시스템에서 확인한 결과를 다음과 같이 설명했다.
“세 가지 모두에서 이 치료법은 독성을 최소화하면서 종양 성장을 효과적으로 억제했습니다.”라고 그는 말했다.
연구진은 특정 단백질을 겨냥하는 치료법이 기존 화학요법보다 부작용이 적을 것으로 기대한다. 초기 독성 평가 결과는 추가 개발의 근거가 되지만, 인체에 미치는 영향은 임상시험에서 확인해야 한다. 환자들이 기대할 수 있는 이점은 치료 부담을 낮추면서 암을 조절할 또 다른 방법이다.
많은 환자가 강도 높은 치료를 받기 어렵다
옹은 복강 내 온열 항암화학요법(HIPEC)을 현재 이 질환의 최선 치료법으로 꼽았다. 수술로 눈에 보이는 종양을 제거한 뒤 복강 안에 가열한 항암제를 넣어 남은 암세포를 공격하는 방식이다.
그는 일반적으로 환자 10명 중 9명은 이 치료를 받기 어렵다고 말했다. 다시 말해 대체로 적합한 환자는 10명 중 1명 정도에 그쳐 대다수 환자에게 다른 선택지가 필요하다.
E8은 이러한 치료 공백을 메우기 위해 개발되고 있다. 치료 선택지가 제한된 환자에게 표적 치료를 제공하고, 반복적인 화학요법 의존도를 낮추는 것이 목표다. 기존 치료와 어떻게 병행할지는 임상 개발 결과에 따라 달라질 전망이다.
질환 규모를 고려하면 치료 공백은 상당하다. 옹에 따르면 전 세계에서 매년 복막암 진단을 받는 환자는 120만 명이 넘는다. 난소암의 약 70%, 위암의 40%, 대장암의 30%는 질병 진행 중 어느 시점에 복막으로 전이된다.
환자 경험이 보여주는 추가 치료 선택지의 필요성
은퇴한 회계사인 76세 여성 여서강은 2017년 3기 난소암 진단을 받았다. 자궁과 난소를 제거하는 수술을 받은 뒤 10개월간 항암화학요법을 받았다.
이후 암이 재발해 복막으로 퍼졌다. 여씨는 몇 차례 수술과 추가 항암치료를 받았다. 이는 암 재발 이후 치료가 환자의 삶에서 반복되는 과정이 될 수 있음을 보여준다.
여씨는 연구 2단계에 복수를 기증했다. 그의 기증은 연구진이 이해하고 표적으로 삼으려는 체액을 실험실 연구와 직접 연결해준다.
환자 기증 검체를 통해 과학자들은 질병 자체에서 나온 물질을 연구할 수 있다. 이번 연구에서는 복수가 복부 종양이 자라는 주변 환경을 파악하는 데 도움이 됐고, 보존된 암 조직은 실험적 치료법을 시험하는 또 다른 환경을 제공했다.
2016년 시작된 연구, 인체 시험 추진 단계로
연구진은 현재 임상시험용 치료제로 개발하는 작업을 진행하며 인체 연구에 사용할 가능성에 대비하고 있다. 이 단계는 실험실 연구를 임상시험에 적합한 제품으로 발전시키는 과정이다.
옹은 연구진이 5년 안에 첫 인체 시험을 시작하기를 바란다고 말했다. 그는 치료 선택지가 제한된 환자를 위한 치료법 개발 과정에서 나노바디가 가장 유력한 후보라고 설명했다.
주요 일정은 다음과 같다.
- 2016년: 연구진이 암의 복막 전이 과정을 조사하기 시작했다.
- 2017년: 여씨가 3기 난소암 진단을 받았으며, 이후 연구를 위해 복수를 기증했다.
- 9월: 연구 결과가 Molecular Cancer에 게재됐다.
- 다음 단계: 임상시험용 치료제 개발을 진행하고, 5년 안에 첫 인체 시험을 시작하는 것을 목표로 한다.
임상시험은 환자를 대상으로 안전성과 효과를 조사하기 위한 것이다. 이 단계에서 고무적인 실험실 연구 결과가 복막 전이 환자에게 유용한 치료법으로 이어질 수 있을지 확인하게 된다.
이번 발견이 환자 치료에 가져올 변화
싱가포르국립대학교 의과대학 외과 교수인 지미 소는 복부암에서 흔히 발생하고 치명적인 합병증에 대한 치료법으로 이어질 수 있다는 점에서 이번 발견이 고무적이라고 평가했다.
소 교수는 환자들을 위한 목표를 다음과 같이 밝혔다.
이번 연구가 궁극적으로 더 나은 치료 선택지와 이 힘든 질환에 맞서는 환자들의 새로운 희망으로 이어지기를 바랍니다.
이번 연구는 문제의 두 측면을 함께 다룬다. 복강 체액에서 종양 성장을 돕는 요인을 찾고, 그 과정을 차단하도록 설계된 약물을 개발하는 것이다. 검체 397개를 통해 표적을 찾았고, 세 가지 실험 시스템을 이용해 제안된 치료법을 시험했다.
수술이나 항암치료를 반복적으로 받아야 하는 환자에게 목표는 분명하다. 유해한 영향을 줄이면서 종양 성장을 억제할 또 다른 치료 선택지를 마련하는 것이다. E8은 초기 실험 단계의 성과를 거뒀으며, 인체 시험으로 나아가는 것이 이 목표를 향한 다음 단계다.
핵심 내용
- 싱가포르 연구진은 복강 체액에서 암 성장을 돕는 단백질을 표적으로 하는 실험용 나노바디 E8을 개발했다.
- 원발암 유형 21개에서 채취한 검체 397개를 분석해 주요 성장 촉진 인자로 PAI-1과 S100A10을 확인했다.
- 환자 10명의 조직을 이용한 시험에서 종양 세포 약 70%가 제거됐다.
- 연구진에 따르면 이 치료법은 실험실 배양 세포, 동물 모델, 보존된 인체 조직에서 독성을 최소화하면서 종양 성장을 억제했다.
- 조니 옹에 따르면 일반적으로 환자 10명 중 9명은 수술과 복강 내 온열 항암화학요법을 병행하는 치료에 적합하지 않다.
- 연구진은 5년 안에 첫 인체 시험을 시작하기를 희망하고 있다.
