한미 공동연구팀이 폐암 등 고형암의 면역치료 효과를 예측할 수 있는 3차원 칩을 개발했다.

한국연구재단은 서강대 강태욱 교수와 미국 펜실베이니아대 허동은 교수 공동 연구팀이 체외에서 면역항암제인 'CAR-T(카-티) 치료제'의 치료 효과를 예측할 수 있는 플랫폼을 개발했다고 27일 밝혔다.

면역항암제는 1세대 화학 항암제나 2세대 표적항암제와 달리 암세포나 암 관련 유전자를 직접 공격하지 않고 면역세포가 암세포를 공격하도록 돕는 치료제다.

특정 혈액암에 뛰어난 효능을 보여 '꿈의 항암제'라고도 불리지만, 폐암 등 고형암에는 치료 효과가 제한적이다.

고형암 조직 내 복잡한 미세환경으로 인해 치료 효과를 예측하기가 어렵고, 기존 동물모델이나 2차원 세포배양 시스템으로는 고형암의 복잡한 반응을 재현하는 데 한계를 보였다.

연구팀은 실제 환자의 고형암 조직을 이식해 3차원 암 미세환경 칩을 개발했다.

암 조직 내 미세혈관 구조, 암세포를 둘러싼 면역세포와의 복합적인 상호작용, 조직 내 산소 농도와 생화학적 환경 등을 정밀하게 재현했다.

이를 통해 고형암 내에서 CAR-T 세포가 암세포에 접근하고 공격하는 전 과정을 실시간 관찰하는 데 성공했다.

실시간 이미징과 인공지능(AI) 기반 빅데이터 분석기술을 이용해 CAR-T 세포의 이동과 결합, 공격, 사멸 전 단계를 정밀하게 추적해 냈다.

기존 2차원 세포배양이나 동물실험으로는 불가능했던 실제 인체 내 상황을 정교하게 재현함으로써, 환자 유래 암 조직을 활용해 개인의 종양 특성별 면역 반응을 체외에서 예측할 수 있다.

연구팀은 이 플랫폼을 통해 관찰한 CAR-T 세포의 작동 과정과 실제 환자의 임상 반응과의 높은 상관관계도 확인했다고 설명했다.

강태욱 교수는 "이번에 개발한 미세공학 플랫폼은 다양한 면역항암제 연구에도 새로운 전환점을 제시할 것"이라며 "앞으로 인체 내 반응을 정밀하게 재현하기 위한 임상 연구를 진행할 계획"이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 바이오테크놀로지'에 지난 17일 자로 실렸다.