KAIST, 환자 종양·혈관 재현한 '뇌종양 장벽 칩' 개발

[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 환자의 교모세포종 암세포와 뇌혈관 환경을 미세 칩 위에 정밀히 재현해, 항암제 투여 전 치료 효과를 사전 예측할 수 있는 환자 맞춤형 혈액-뇌종양 장벽 칩 기술을 개발하는 데 성공했다.

한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 안송이 교수 연구팀이 성균관대와 분당차병원, 차의과학대 연구팀과 악성 뇌종양인 교모세포종 환자의 치료 반응을 사전에 평가할 수 있는 ‘혈액-뇌종양 장벽(BBTB) 칩’을 개발했다고 18일 밝혔다.

치명적 악성 뇌종양인 교모세포종은 암세포의 전이가 빠르고 환자마다 약물 전달을 막는 뇌혈관 장벽의 특성이 달라 기존 유전자나 바이오마커 검사만으로는 실제 항암제 반응을 예측하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 미세유체 칩 안에 환자 유래 교모세포종 세포와 뇌혈관 내피세포, 별아교세포 등을 함께 배양해 실제 종양 경계 부위의 혈관장벽 미세환경을 정밀하게 구현했다.

연구팀이 교모세포종 환자 3명의 세포로 칩을 제작해 테모졸로마이드(TMZ)와 베바시주맙(BEV)을 투여·비교한 결과, 유전자 정보가 유사하더라도 칩에서 확인된 혈관장벽 특성과 약물 반응은 서로 다르게 나타났으며 이는 실제 환자의 임상 경과와도 높은 수준으로 일치했다.

기술 개발과 함께 연구진은 환자 맞춤형 칩이 지닌 임상적 가치와 신약 개발 플랫폼으로서의 활용 가능성을 제시했다.

이번에 개발된 칩은 환자의 수술 조직 확보 후 2주 이내에 모델 제작과 약물 반응 평가가 가능하다. 교모세포종의 표준치료가 수술 후 4~6주 이내에 시작되는 점을 감안할 때, 치료 방침 결정 전 결과를 확보할 수 있는 현실적인 시간표를 갖췄다.

또 제작비용 측면에서도 칩 대량생산 및 형광현미경 분석을 활용해 기존 분자병리 검사 수준의 비용으로 관리가 가능할 전망이다.

효과가 없는 고가 항암제 투여를 미리 방지해 불필요한 의료비 지출과 환자의 부작용 부담을 크게 낮출 수 있다.

안송이 교수는 “이번 연구는 환자 유래 종양세포와 혈액-뇌종양 장벽을 함께 재현함으로써 환자마다 다른 치료 반응을 실제와 가깝게 평가할 수 있는 플랫폼을 제시했다는 점에서 의미가 있다”며 “향후 보다 많은 환자를 대상으로 검증해 교모세포종 환자의 맞춤형 치료 전략 수립과 신약 개발을 위한 전임상 평가 플랫폼으로 발전시키기를 기대한다”고 설명했다.