3D 바이오 프린팅으로 환자 맞춤형 약물 치료를 위한 위암 치료 모델이 개발됐다.

정재호 연세대 의대 외과학교실 교수·김정민 의생명과학부 박사, 장진아 포항공대(POSTECH, 포스텍) 기계공학과·IT융합공학과·생명과학과·융합대학원 교수, 조동우 기계공학과 교수, 김지수 시스템생명공학부 통합과정 공동 연구팀은 위암 환자 유래 암오가노이드(Patient derived organoids, PDO)를 활용해 맞춤형 약물 치료를 위한 혈관구조와 체내 환경을 재현한 위암 모델 개발에 성공했다고 26일 밝혔다.

연구팀은 위암 환자에서 유래한 오가노이드와 3D 바이오 프린팅 기술로 실제 위암 혈관 구조와 환경을 완벽하게 재현한 VOM(vascularized organoid model)을 제작했다.

이 모델은 콜라겐 등 위 특이적인 기질 단백질이 풍부한 탈세포화 세포외기질(stomach-derived decellularized Extracellular Matrix, st-dECM)을 사용해 90% 이상의 높은 세포 생존율을 보였으며 실제 위암과 높은 유사도를 보였다.

이를 바탕으로 연구팀은 환자별 VOM을 제작해 약물 실험을 진행했다.

실험 결과, 동일한 약물을 처리하더라도 환자 모델마다 반응이 다르게 나타났으며 이는 실제 임상시험 결과와 일치했다. 환자의 미세한 위암 혈관 구조와 생체 조건을 재현한 VOM으로 임상 전 단계에서 환자의 반응을 예측할 수 있게 됐다.

또 VOM은 혈관 내피 성장 인자 수용체(VEGFR2)에 대한 임상 반응도 정확하게 재현했다. 현재 임상에서 사용하고 있는 표적은 사람 상피세포 증식 인자 수용체(HER2)가 유일해 이 표적에 반응하지 않는 경우 효과가 없었는데, 이번 연구를 통해 다양한 치료법 개발이 가능해진 것.

정재호 교수는 “고도화된 생체모델 플랫폼을 활용해 다양한 임상시험을 실험실 수준에서 시뮬레이션 함으로써 암의 기전 연구뿐 아니라 항암 치료제에 대한 효과를 미리 판단해 암 정밀 의료 실현에 새로운 패러다임을 제시할 수 있을 것”이라고 평가했다.

장진아 교수는 “환자 맞춤형 암 치료를 위한 유망한 플랫폼을 개발했다”며 “이 플랫폼은 약물이 혈관을 통해 작용하는 다른 유형의 암에도 적용할 수 있는 잠재력이 있다”고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’(Advanced Functional Materials, IF=19.0)에 게재됐다.

3D 바이오 프린팅으로 환자 맞춤형 약물 치료를 위한 위암 치료 모델이 개발됐다.

정재호 연세대 의대 외과학교실 교수·김정민 의생명과학부 박사, 장진아 포항공대(POSTECH, 포스텍) 기계공학과·IT융합공학과·생명과학과·융합대학원 교수, 조동우 기계공학과 교수, 김지수 시스템생명공학부 통합과정 공동 연구팀은 위암 환자 유래 암오가노이드(Patient derived organoids, PDO)를 활용해 맞춤형 약물 치료를 위한 혈관구조와 체내 환경을 재현한 위암 모델 개발에 성공했다고 26일 밝혔다.

연구팀은 위암 환자에서 유래한 오가노이드와 3D 바이오 프린팅 기술로 실제 위암 혈관 구조와 환경을 완벽하게 재현한 VOM(vascularized organoid model)을 제작했다.

이 모델은 콜라겐 등 위 특이적인 기질 단백질이 풍부한 탈세포화 세포외기질(stomach-derived decellularized Extracellular Matrix, st-dECM)을 사용해 90% 이상의 높은 세포 생존율을 보였으며 실제 위암과 높은 유사도를 보였다.

이를 바탕으로 연구팀은 환자별 VOM을 제작해 약물 실험을 진행했다.

실험 결과, 동일한 약물을 처리하더라도 환자 모델마다 반응이 다르게 나타났으며 이는 실제 임상시험 결과와 일치했다. 환자의 미세한 위암 혈관 구조와 생체 조건을 재현한 VOM으로 임상 전 단계에서 환자의 반응을 예측할 수 있게 됐다.

또 VOM은 혈관 내피 성장 인자 수용체(VEGFR2)에 대한 임상 반응도 정확하게 재현했다. 현재 임상에서 사용하고 있는 표적은 사람 상피세포 증식 인자 수용체(HER2)가 유일해 이 표적에 반응하지 않는 경우 효과가 없었는데, 이번 연구를 통해 다양한 치료법 개발이 가능해진 것.

정재호 교수는 “고도화된 생체모델 플랫폼을 활용해 다양한 임상시험을 실험실 수준에서 시뮬레이션 함으로써 암의 기전 연구뿐 아니라 항암 치료제에 대한 효과를 미리 판단해 암 정밀 의료 실현에 새로운 패러다임을 제시할 수 있을 것”이라고 평가했다.

장진아 교수는 “환자 맞춤형 암 치료를 위한 유망한 플랫폼을 개발했다”며 “이 플랫폼은 약물이 혈관을 통해 작용하는 다른 유형의 암에도 적용할 수 있는 잠재력이 있다”고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’(Advanced Functional Materials, IF=19.0)에 게재됐다.