암 조기 진단의 실마리가 될 새로운 종양 바이오마커(생체표지자)를 찾았다.
연세암병원 종양내과 김한상 교수는 코넬의대 데이빗 라이든 교수팀과 공동 연구를 통해 ‘세포밖 소포체 및 입자 단백체 분석을 통한 종양 바이오마커 탐색 연구(Extracellular Vesicle and Particle Biomarkers Define Multiple Human Cancers)’ 논문은 8월 13일자 셀(Cell, IF 38.637)에 게재했다.
세포에서는 세포 기능 유지 및 신호전달을 위해 여러 가지 방법으로 30~150nm 크기의 작은 막성 소포체 또는 입자를 분비한다. 이를 ‘세포밖 소포체 및 입자’라 정의한다.
연구팀은 세포 간 상호작용에 주요한 역할을 하는 세포밖 소포체 및 입자의 단백체를 분석해 종양 특이적 단백질을 찾기 위해 이번 연구를 기획했다.
김한상 교수는 공동 제1저자로 라이든 교수(교신저자)팀과 함께 인체 조직, 혈액 샘플, 림프액을 비롯해 총 18개 암종 포함한 426개 인체 유래 조직에서 세포밖 소포체 및 입자를 추출, 질량 분석기를 활용해 발현되는 단백질의 종류와 양을 정밀하게 탐색하는 프로테오믹스 분석을 수행했다.
그 결과 VCAN, TNC, THBS2, SRRT, DNAJA1, DPYSL2, AHCY, PGK1, EHD2, ADH1B 등 종양의 유무와, 암의 종류까지 진단하는 데 활용할 수 있는 단백질 바이오마커들을 규명해냈다.
연구 결과 이들 단백질은 주변 정상 조직에 비해 종양 조직에서 유래하는 세포밖 소포체에서 발현되는 양이 2배 이상에 이르는 것으로 나타났다.
또 랜덤 포레스트(Random Forest) 기법을 활용한 머신 러닝 모델에서도 발견된 바이오마커들의 활용 가능성을 확인했다. 종양 조직 유래 세포밖 소포체 및 입자를 활용한 테스트에서는 민감도가 90%, 특이도는 94%에 이르는 것으로 나타났고, 혈액 유래 세포밖 소포체 및 입자를 활용한 테스트에서는 민감도가 95%, 특이도는 90%로 분석됐다.
나아가 해당 바이오마커를 통해 종양의 존재 여부뿐만 아니라 발현 단백질의 패턴에 따라 췌장암, 폐암, 대장암, 흑색종 등 암의 종류까지 예측할 수 있는 것으로 나타났다.
김한상 교수는 “특정 바이오마커의 존재만으로 암 유무와 암종을 판단한다기보다는 이러한 바이오마커들의 존재를 종합적으로 분석해 암 발생 유무와 암종을 예측할 수 있다”고 설명했다.
이번 연구 결과는 암의 조기 진단과 신약 개발을 위한 새로운 가능성을 열었다는 점에서 의미가 크다.
김 교수는 “이번 연구는 차세대 액체 생검 기술에 적용해 암의 발생 유무 및 재발, 치료 반응 평가에 활용될 수 있을 것으로 보인다”면서 “향후 세포밖 소포체 및 입자 추출 방법의 고도화, 단백체 탐색 기술의 고도화, 분석 기술의 고도화와 함께 혈액 검사를 통한 암 조기 진단 등 임상적 적용 가능성을 높일 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
연구팀은 향후 다양한 암종에서 임상적 유용성을 검증하고 암 환자군과, 건강한 사람을 대상으로 한 비교·대조 심화 연구도 진행해 나갈 계획이다. 나아가 이번 연구에서 새로이 발견한 바이오마커를 활용한 신약 개발 및 혈액 검사의 정확도를 기존 진단법과 비교하는 연구 또한 계획 중에 있다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 신진연구자지원 사업, 만성난치질환시스템의학 연구센터, 세브란스병원 의료질 향상을 위한 연구기금(SHRC) 및 연세대학교 의과대학 신진교수연구비 지원으로 이뤄졌다.
