암세포 오가노이드(3차원 줄기세포) 배양기술을 활용, 두경부암의 방사선 치료 예후를 예측할 수 있는 플랫폼이 개발됐다. 두경부암은 구강, 후두 및 편도에 발생하는 난치성 암이다. 

주로 수술과 방사선요법을 통해 치료하는데, 환자마다 방사선치료 반응을 예측할 수 없어 치료법을 결정하는 데 한계가 있었다.

이런 가운데 최성용 의정부을지대병원 이비인후과 교수는 정만기  삼성서울병원 교수(이비인후과), 오동렬 교수(방사선종양학과)와 오가노이드 플랫폼 전문 기업인 엠비디(대표 구보성)의 공동 연구로 난치성 암인 두경부암의 방사선 반응 분석이 가능한 오가노이드 플랫폼을 개발해 환자 맞춤형 치료를 통한 예후 개선 가능성을 열었다.

공동연구팀은 39명의 두경부암 환자에게서 환자유래세포(PDC)를 획득해 오가노이드 배양 플랫폼에 직접 3D 암세포를 배양했다. 배양된 암세포는 환자별 유래세포의 유전적 특성과 92.8% 일치했다. 연구팀은 배양된 암세포에 각각 2, 4, 8Gy(방사선 흡수선량 단위)의 방사선을 조사한 뒤 방사선 반응 지수(RTauc)를 분석하고, 환자들의 임상 반응과 비교했다. 

그 결과, 배양된 암세포는 두경부암의 방사선 반응 지수에 따라 산출된 임계값(4.6)을 기준으로 △방사선 반응성(＜RTauc 4.6)과 △방사선 저항성(＞RTauc 4.6)으로 뚜렷하게 구분됐다.

특히 이 과정에서 배양된 암세포에 방사선량별로 조사했을 때 △방사선 반응성 그룹(15명)에서는 암세포가 최대 98%(2Gy→47%, 4Gy→87%, 8Gy→98% 감소)까지 감소된 반면 △방사선 저항성 그룹(24명)에서는 유의미한 변화가 발견되지 않았다. 

또 공동연구팀이 3년간 추적 관찰한 결과, 방사선치료 후 방사선 반응성 그룹의 무재발 생존율은 85%로 방사선 저항성 그룹의 45%와 약 1.8배 차이를 보였다. 이 외에도 △재발 △원격 전이(암이 처음 발생한 장기와 멀리 떨어진 다른 장기나 림프절로 전이된 상태) △림프혈관 및 신경관 침윤을 포함한 부정적인 임상 반응은 방사선 저항성 그룹(20명)에서 우세하게 나타나 방사선 반응성 그룹(6명)과 3배 이상의 차이가 나타났다.

최성용 이비인후과 교수는 “연구팀이 개발한 방사선 반응 측정 플랫폼은 두경부암에 대한 방사선치료 반응을 예측할 수 있는 차세대 신기술”이라며, “이번 연구가 향후 두경부암 치료법을 결정하는 데 있어 중요한 단서를 제공할 것”이라고 말했다.

두경부암은 구강, 후두 및 편도에 발생하는 난치성 암이다. 주로 수술과 방사선요법을 통해 치료하는데, 환자마다 방사선치료 반응을 예측할 수 없어 치료 법을 결정하는 데 한계가 있었다.

이번 연구는 SCIE 국제 학술지 Translational Oncology(IF 4.803) 최신호에 게재됐으며, 한국연구재단의 우수신진연구(최성용 교수 단독 연구) 및 중견연구(삼성서울병원 정만기 교수 공동 연구) 과제로 선정됐다. 연구 기간은 각 4년, 3년이며 총 7.6억여 원의 연구비를 지원받는다.