국내 의료진이 아시아인 환자를 대상으로 장내 미생물과 카티세포(CAR T-세포) 치료 효과 사이 연관성을 세계 최초로 규명해 학계 주목을 받고 있다. 

이번 연구를 통해 치료 반응 정확도를 88%까지 예측할 수 있는 모델이 제시돼 향후 환자 맞춤형 치료 전략 수립에 크게 기여할 것으로 보인다. 

박테로이데스 프라질리스-이노신 생합성 경로가 '핵심 바이오마커' 확인

김석진·윤상은 삼성서울병원 혈액종양내과 교수팀과 강우림 강원대학교 교수팀은 CJ바이오사이언스와의 공동연구를 통해 장내 미생물 중 ‘박테로이데스 프라질리스(Bacteroides fragilis)’와 ‘이노신(inosine)’ 생합성 경로가 카티세포 치료 효과와 독성을 예측할 수 있는 핵심 바이오마커임을 밝혀냈다고 20일 밝혔다. 

그간 장내 미생물과 면역치료 반응 간의 연관성을 다룬 연구는 주로 서양인 환자를 중심으로 이뤄져 왔다. 이번 연구는 아시아인 환자군에서 카티세포 치료와 장내 미생물의 상관관계를 처음으로 확인했다는 점에서 남다른 의미를 갖는다. 

연구팀은 삼성서울병원에서 카티세포 치료를 받은 환자 47명을 대상으로 치료 전과 치료 1개월 후의 대변 및 혈청 샘플을 수집해 전장유전체 메타게놈 분석을 실시했다. 대조군으로는 건강한 사람 47명과 새로 진단을 받은 환자 47명을 선정해 비교 분석했다. 

연구 결과, 재발·불응성 환자 중 치료 반응군에서는 ‘박테로이데스 프라질리스’가, 무반응군에서는 ‘페칼리박테리움 프라우스니치(Faecalibacterium prausnitzii)’가 높게 나타나는 등 뚜렷한 장내 미생물 불균형이 관찰됐다. 

특히 박테로이데스 프라질리스는 치료 반응과 가장 강력한 연관성을 보였으며, 이 균이 검출된 환자는 암이 진행되지 않는 기간이 유의하게 긴 것으로 확인됐다. 

연구팀은 이러한 현상의 원인으로 박테로이데스 프라질리스가 생성하는 ‘이노신’이라는 물질을 지목했다. 이노신이 카티세포 항암 기능을 강화하는 기전으로 작용한 것이다. 

또한 이번 연구에서는 치료 효과뿐만 아니라 부작용 예측 가능성도 확인됐다. 

부작용이 없었던 환자군에서는 장내에 아세테이트(acetate), 부티레이트(butyrate)와 같은 유익한 물질을 생성하는 세균이 풍부했던 반면, 부작용이 발생한 환자군에서는 염증을 유발하는 이소발레레이트(isovalerate) 생성 세균이 많은 것으로 나타났다. 

연구팀은 이러한 장내 미생물 대사경로 분석 결과를 토대로 치료 반응 예측 모델을 구축했으며, 해당 모델은 예측 정확도 88%(AUC 0.88)를 기록해 임상적 유용성을 입증했다. 

윤상은 교수는 “이번 연구는 장내 마이크로바이옴 분석을 통해 치료 효과와 독성을 예측할 수 있는 가능성을 제시했다는 점에서 의의가 크다”며 “향후 카티세포 치료 효과를 증대시키기 위한 장내 마이크로바이옴 기반 중재 전략 개발의 과학적 근거로 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다. 

한편, 이번 연구 결과는 미국혈액학회 공식 저널인 ‘블러드 어드밴시스(Blood Advances, IF=7.4)’ 최근호에 게재됐다.