뇌종양 3차원 모델 개발…항암제 내성 발생 원리 규명

KAIST 김필남 교수 "약물 내성 규명·개별 환자 맞춤치료에 기여"

국내 연구진이 악성 뇌종양 진행과정을 몸 밖에서 실험할 수 있는 3차원 종양 모델을 개발하고 뇌종양이 항암제 내성을 갖게 되는원리를 밝혀냈다.

한국과학기술원(KAIST) 바이오 및 뇌 공학과 김필남 교수팀은 11일 세포를 배양할 수 있는 3차원 매트릭스에 히알루론산(HA) 등 실제 뇌종양에 큰 영향을 미치는요소를 추가해 3차원 체외 뇌종양 모델을 개발했다고 밝혔다.

연구진은 또 이 모델에 환자 유래 뇌종양 세포를 이식하고 항암제 성분을 투여하는 실험을 통해 뇌종양이 약물을 극복하고 주변 조직으로 침투, 확산하는 능력을획득하는 과정도 확인했다.

악성 뇌종양은 주변 조직으로 침투, 확산하는 특성이 강해 치료가 어려운 질병중 하나다. 수술로 종양을 제거해도 주변 조직에 침투한 잔여 세포들이 재발하는 경우도 많아 치료 효율과 생존율을 높이려면 잔여 세포를 표적으로 한 치료법 개발이필요하다.

하지만 지금까지 항암제들은 종양 악성화와 침투 특성의 주요 원인인 미세환경을 고려하지 않은 채 개발돼 종양의 침투 특성이나 약물 저항 원리를 밝히기 어려웠다.

연구진은 세포를 배양할 수 있는 물질로 이루어진 3차원 매트릭스에 뇌종양 미세환경의 주요 구성요소인 히알루론산을 추가하고 고분자 나노섬유로 중추신경계의백색질 경로를 모방한 구조를 만든 3차원 체외 종양 모델을 제작했다.

히알루론산은 뇌종양의 주변 침투와 확산에 중요한 역할을 하고 신경세포의 유수신경섬유가 많이 있는 백색질 경로는 뇌종양의 확산 경로가 되는 것으로 알려졌다.

연구진이 이 3차원 모델에 환자 유래 뇌종양 세포를 넣어 실험한 결과 악성 뇌종양의 특성이 체외에서도 유사하게 유지돼 환자를 대체하는 종양 모델로 활용할 수있는 것으로 확인됐다.

또 이 실험모델에 히알루론산 합성 단백질을 억제하는 항암제 성분을 투여하자초기에는 뇌종양의 침투, 확산이 억제됐지만 시간이 흐르면서 뇌종양이 항암제 작용을 피해 다시 침투·확산 능력, 즉 약물 내성을 갖게 되는 것으로 나타났다.

연구진은 이는 뇌종양의 약물 내성 획득 과정을 처음으로 실험을 통해 확인한것이라며 이 모든 과정을 동물실험 대신 체외 종양 모델에서 진행, 다양한 항암제를조합하고 검증할 수 있어 실질적인 암 치료에 도움이 될 것으로 기대한다고 밝혔다.

김 교수는 "이 연구는 뇌종양의 체외 종양 모델로서 공학적 기술 기반의 3차원미세환경 암 모델을 제시한 것"이라며 "이 모델은 앞으로 종양의 기존 약물 저항성원인을 밝혀내는 기반이 되고 환자 맞춤 약물 검증, 신약 발굴 모델 등에도 활용할수 있을 것"이라고 말했다.

한국연구재단 신진연구자지원사업 등으로 수행된 이 연구 결과는 '사이언티픽리포트(Scientific Reports, 4월 26일자) 온라인판에 게재됐다.

scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>