국내 연구진이 장내 미생물과 혈액 내 대사체 분석을 통해 차세대 항암제로 불리는 ‘CAR T-세포(키메라 항원 수용체 T세포)’ 치료의 효과와 부작용을 예측할 수 있다는 사실을 세계 최초로 규명했다.
삼성서울병원 혈액종양내과 김석진·윤상은 교수팀과 강원대학교 강우림 교수팀은 CJ바이오사이언스와의 공동연구를 통해 특정 장내 미생물과 그 대사 경로가 CAR T-세포 치료의 성패를 가르는 핵심 바이오마커임을 밝혀냈다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국혈액학회 공식 저널인 <블러드 어드밴시스(Blood Advances, IF=7.4)> 최근호에 게재되며 국제적인 주목을 받고 있다.
CAR T-세포 치료는 환자의 혈액에서 추출한 T세포를 유전자 조작을 통해 강화한 뒤 다시 주입하는 맞춤형 면역항암제다. 그동안 장내 미생물과 치료 반응의 연관성은 주로 서양인 중심으로 연구되어 왔으나, 이번 연구는 아시아인 환자를 대상으로 그 연관성을 처음 입증했다는 점에서 의미가 크다.
연구팀은 삼성서울병원에서 치료받은 환자 47명의 샘플을 분석한 결과, 치료에 긍정적인 반응을 보인 환자군에서 ‘박테로이데스 프라질리스(Bacteroides fragilis)’라는 균이 유의미하게 높게 나타나는 것을 발견했다.
특히 이 균이 생성하는 대사물질인 ‘이노신(Inosine)’의 생합성 경로가 활성화될수록 CAR T-세포의 항암 기능이 강화돼 암이 진행되지 않는 기간이 더 길어진다는 점을 과학적으로 풀이했다.
연구팀은 치료의 고질적인 문제인 독성 부작용 예측 가능성도 확인했다. 분석 결과, 부작용이 없었던 환자들은 장 내에 아세테이트(Acetate)나 부티레이트(Butyrate) 등 유익한 물질을 만드는 세균이 풍부했다. 반면, 부작용이 나타난 환자들은 염증 유발 물질인 이소발레레이트(Isovalerate)를 생성하는 세균이 더 많았다.
연구팀은 이러한 대사경로 분석 데이터를 활용해 예측 정확도 88%(AUC 0.88)에 달하는 치료 반응 예측 모델을 구축하는 데 성공했다.
삼성서울병원 윤상은 교수는 “이번 연구는 장내 마이크로바이옴이 단순한 건강 지표를 넘어 항암 치료의 독성과 효과를 예측하는 나침반이 될 수 있음을 시사한다”며 “향후 마이크로바이옴 조절을 통해 치료 효과를 극대화하는 중재 전략 개발의 중요한 근거가 될 것”이라고 밝혔다.
한편, 2021년 국내 최초로 ‘CAR T-세포 치료센터’를 설립한 삼성서울병원은 설립 4년 만인 2024년 치료 200례를 달성하는 등 다학제 진료 시스템을 바탕으로 암 환자 치료 혁신을 선도하고 있다.
