부산대 입구 전경. 국제신문 DB

부산대와 연세대 공동 연구팀이 암세포를 둘러싼 주변 환경이 단단해질수록 암이 더 공격적으로 변하고 치료 효과도 떨어지는 것을 규명하는 데 성공했다. 이번 연구 결과는 향후 암 환자 맞춤형 정밀 치료 전략을 개발하는 데 이바지할 것으로 기대된다.

부산대는 김병수(의생명융합공학부) 교수 연구팀과 연세대 조원우(의공학과) 교수 연구팀이 종양 미세환경의 강성이 암세포 악성화와 치료 저항성을 유도하는 핵심 기전임을 규명하고, 이를 정밀하게 모사할 수 있는 3D 바이오프린팅 기반 암 모델을 개발했다고 13일 밝혔다.

종양 조직은 정상 조직에 비해 단단한 특성이 있는데, 그동안 이 주변부가 더 단단해지면 암의 진행, 전이, 약물 저항성 등과 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 왔다. 이런 점은 기존 실험 모델의 한계로 명확히 규명되지 못했다. 연구팀은 이런 한계를 극복하는 3차원 종양 미세환경 플랫폼을 구현했다. 이를 통해 실제 전립선암 조직에서 관찰되는 정상부터 고강성까지 종양 미세환경을 단계적으로 정밀 모사했다. 그 결과 강성이 증가하면 암의 진행, 전이, 항암제 저항성이 유의미하게 증가했고, 반면 강성을 낮추면 이런 부분이 회복돼 종양의 강성에 따라 암 악성화의 조절 가능성을 확인했다.

연구팀은 이런 변화가 실제 환자에서도 의미를 갖는지 검증하기 위해 대규모 전립선암 환자 유전체 데이터와 비교 분석을 시행, 이번 연구에서 활성화된 주요 인자들이 환자 생존율 저하에도 밀접한 관련이 있음을 확인했다. 이를 바탕으로 고형 종양에서도 검증을 시도했는데, PI3K(세포 성장, 증식, 생존, 분화 등 여러 세포 기능을 조절하는 효소) 억제제를 적용했을 때 고강성 환경에서도 항암제 감수성이 회복되는 현상 등이 관찰됐다. 이는 이 플랫폼을 통해 환자 맞춤형 표적 치료 전략을 평가하는 연구 도구로 활용될 수 있음을 보여줬다.

김병수 교수는 “이번 연구는 종양 미세환경의 기계적 특성이 암세포의 신호 전달 방식과 치료 반응을 어떻게 변화시키는지를 체계적으로 규명한 결과”라며 “향후 환자 맞춤형 기계적 특성을 반영한 암 모델과 정밀 치료 전략 개발로 확장될 수 있을 것”이라고 말했다.

한편 이번 연구는 부산대 이석현 박사과정생이 제1저자, 김병수 교수와 조원우 교수가 공동 교신저자로 생체재료·조직공학 분야의 권위 있는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 지난 4일자로 게재됐다.