정승현 가톨릭대 의대 생화학교실 교수(왼쪽), 박성수 서울성모병원 혈액내과 교수가톨릭대 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 초정밀의학사업단 정승현 교수(의대 생화학교실) 연구팀이 진행하는 ‘단일세포 롱 리드 시퀀싱 기반 변이체-전사체 통합분석을 통한 난치성 혈액암 발병 기전 규명 및 치료 반응 예측 연구’ 과제가 과학기술정보통신부 개인기초연구사업(중견연구 유형1) 2차 신규 과제로 선정되었다. 이 연구에는 향후 5년간 매년 2억원씩, 총 10억원의 연구비가 지원될 예정이다.

정 교수팀은 유전체/단일세포 전사체 수준에서 난치성 혈액암의 발병 원인을 새롭게 밝혀내고, 환자의 치료반응을 예측할 수 있는 방법을 개발한다는 목표다. 특히 기존 암 연구 방법이 가지고 있던 한계를 극복하고, 유전체/단일세포 전사체 수준의 데이터를 통합해 분석함으로써 암의 발생 기전과 치료 방안을 더 깊이 이해하는 접근법에 도전한다. 

전사는 DNA에 적혀 있는 유전정보를 mRNA, mRNA, tRNA, rRNA, ncRNA, 리보자임 등으로 옮겨 적는 과정이며, 연구팀은 단일세포에서 발현하는 RNA를 분석해 유전자 발현 정보를 얻는 기술에 집중하고 있다.

이번 연구에는 박성수 가톨릭대 서울성모병원 혈액내과 교수가 공동연구자로 참여해 연구의 임상적 적용 가능성을 높이게 된다.

연구는 △단일세포 롱 리드 시퀀싱 기반 분석 시스템 구축 : 암세포의 변이와 유전자 발현을 세포 단위로 정밀하게 분석하는 시스템 개발 △난치성 혈액암의 전암-암 시료 분자 특성 탐색 : 암이 되기 전과 후의 세포를 비교해 분자 수준의 변화를 분석, 난치성 혈액암의 악성화 과정 연구 △골수 오가노이드 기반 기전 연구 : 골수 오가노이드를 활용해 혈액암 기전 분석, 치료제 개발을 위한 모델로 활용 △인공지능 학습 기반 난치성 혈액암 진단 및 치료 모델 개발 △임상친화적 분자 검사법 개발 등 5개 세부과제로 구성된다.

이 가운데 주목할 기술 중 하나는 ‘골수 오가노이드’이다. 오가노이드는 작은 장기 모형으로, 이를 통해 혈액암의 발생 과정을 연구하고, 약물 스크리닝 및 맞춤형 치료전략 개발하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

정승현 교수는 “이번 연구는 난치성 혈액암의 치료를 한 단계 발전시키는 데 기여할 것”이라며 “개인맞춤형 암 치료법을 제시하는 데에도 중요한 역할을 할 것”이라고 밝혔다.   

 김용준 충북대병원 충북지역암센터 소장(왼쪽부터), 박범진 고려대 안암병원 연구부원장, 양승희 스마트돌봄융복협회 회장 

고려대 안암병원 연구중심병원 육성사업단 2유닛(단장 박범진 안암병원 연구부원장)이 충북대병원, 스마트돌봄융복합협회와 지난 18일 업무협약을 체결했다.

이번 협약은 클라우드 옴니버스(Omni-verse) 플랫폼에 기반한 환자맞춤형 의료 시스템 구축을 목표로 한다. 세 기관은 △클라우드 Omni-verse 플랫폼 이행 체계 기반 의료시험 연계 △사회적 취약 환자계층 스마트 돌봄 △개인맞춤형 인공지능(AI)-가이드봇 활용 디지털 건강관리 플랫폼 고도화 등을 공동 연구하게 된다.

박범진 연구부원장은 “이번 협약을 계기로 세 기관이 핵심 역량을 통합한 협력체계를 구축할 것으로 기대된다”며 “글로벌 시장에서 한국 의료산업이 더욱 경쟁력을 갖추는 데 기여할 것”이라고 말했다.

김용준 충북대병원 충북지역암센터 소장은 “옴니버스 플랫폼을 활용한 혁신적인 연구와 실험이 기대된다”며 “환자들에게 더 나은 의료서비스를 제공할 수 있기를 바란다”고 말했다.

양승희 스마트돌봄융복합협회 회장은 “의료와 기술의 융합을 통해 사회적 취약 계층의 건강관리에 기여할 수 있을 것”이라며 “이번 협약이 지속가능한 돌봄 시스템 구축에 기여할 것으로 예상된다”고 밝혔다.   

이세훈 삼성서울병원 혈액종양내과 교수(왼쪽)와 김용구 바이옴에이츠 대표가 마이크로바이옴 면역항암제 치료제 공동개발을 위한 연구협약을 맺고 있다. 마이크로바이옴 복합균주 설계 솔루션 전문기업인 바이옴에이츠(Biomatz)는 삼성서울병원과 마이크로바이옴 면역항암 치료제 분야 협력 및 연구 강화를 위한 양해각서(MOU)를 지난 14일 체결하고 복합균주 형태의 면역항암 치료제 개발에 나선다고 21일 밝혔다.

마이크로바이옴 치료제는 작년에 ‘재발성 클로스트리디움 디피실 감염증’에 대한 분변이식 치료제가 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받으면서 주목받았으나, 건강한 공여자를 찾기 어렵다는 근본적인 한계가 지적되고 있다. 아울러 현재 개발 중인 단일 균주 의약품은 임상시험에서 유효성이 제한적이거나 대상군에 따른 편차가 발생하는 경우가 많아, 최근에는 마이크로바이옴의 정확한 기능을 분석하고 자연계 또는 인체 장내 미생물과 시너지를 낼 수 있는 복합균주 설계가 각광받고 있다.

이번 협약에 따라 양 기관은 △폐암 환자의 멀티오믹스 분석을 통한 마이크로바이옴 소재 후보 발굴 △유효 균주에 대한 협력균주 그룹 설계 △설계된 복합균주에 대한 in vitro, ex vivo, in vivo 시험을 통한 유효성 데이터 수집 △복합균주 조합에 대한 안전성과 생산성 검증 등을 위한 상호 지원 및 협력을 이어갈 계획이다. 도출된 복합균주 후보물질에 대해서도 비임상부터 임상 단계 개발까지 전방위적으로 협력하기로 하였다.

연구책임자인 이세훈 삼성서울병원 혈액종양내과 교수는 "면역항암제 반응성 암환자 특이적인 장내미생물을 복합균주로 개발하기 위해서는 바이옴에이츠가 제시한 미생물 상호 협력과 경쟁 기반의 설계 방식이 그 해결책이라고 생각했다”며 “이번 바이옴에이츠와의 협력으로 삼성서울병원에서 보유한 방대한 환자 데이터 및 암환자 코호트 연구와의 시너지가 기대된다”고 말했다.

김용규 바이옴에이츠 대표는 “이번 연구 협력으로 삼성서울병원의 환자 데이터와 우리의 복합균주 설계 기술을 결합해 혁신적인 치료 솔루션을 제공할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

이세훈 교수팀은 2016년부터 폐암 환자의 유전체 및 임상 정보를 통합한 데이터베이스를 구축하고 있다. 이 연구는 임상 코호트 데이터베이스를 기반으로 항암치료 반응성과 장내 마이크로바이옴과의 연관성을 분석하여, 항암 후보 균주를 선별하는 것을 목표로 하고 있다. 면역항암치료에 반응이 좋은 환자들의 분변에서 유래한 균주를 분리해 그 작용 기전을 연구하고 있으며, 이를 통해 마이크로바이옴 기반 면역항암치료 핵심 기술을 개발하고 있다.

바이옴에이츠는 장내환경, 토양환경에서 직접 분리한 수많은 미생물 특성 데이터를 빅데이터화하고, 이를 인공지능 기술을 활용해 최적의 복합균주를 조합·설계하는 플랫폼 기술 ‘BASyMCo(Bespoke Assembly of Synthetic Microbial Consortia)’를 개발 보유한 기업이다. IBK기업은행이 운영하는 혁신창업기업 육성 프로그램 ‘IBK창공’에 대전 5기로 선정된 바 있다.