치료가 어렵고 생존율이 낮은 난치성 간암 환자를 대상으로 인공지능(AI)을 활용한 신속한 병리 진단과 맞춤형 표적 치료 전략이 제시됐다.

서울아산병원 소화기내과 심주현·병리과 성창옥 교수, 마카오대 심중섭 교수, 포항공대 박상현 교수, 한양대구리병원 안지현 교수 공동연구팀은 종양억제 유전자인 RB1 완전 결손이 간암의 새로운 바이오마커임을 규명했다고 6일 밝혔다.

연구팀은 이를 선별하는 AI 기반 진단 모델을 개발하고, 세포분열 억제제와 PARP 억제제를 함께 투여하는 병용요법 항암 효과도 확인했다.

현재 진행성 간암에는 아테졸리주맙과 베바시주맙 병용요법 등이 사용되지만 일부 환자에게만 반응하고 내성이 발생하는 한계가 있다. 승인된 표적치료제에 반응하는 유전적 변이를 가진 환자도 소수여서 새로운 바이오마커 발굴이 필요한 상황이다.

기존 연구에서는 간암 환자에서 RB1 유전자 변이가 확인됐지만 한쪽만 결손된 경우와 양쪽 모두 결손된 경우를 명확히 구분하지 않아 생물학적·임상적 의미를 파악하는 데 한계가 있었다.

이에 연구팀은 서울아산병원 환자 206명과 미국 국립암연구소 공개 데이터베이스(TCGA) 환자 355명 등 총 561명을 대상으로 다중오믹스 분석을 실시하고, 별도 환자 450명을 통해 결과를 검증했다.

그 결과, RB1 유전자 쌍이 모두 결손되거나 비활성화된 ‘RB1 완전 결손(RB1-Bi)’ 환자는 전체 간암의 약 14.6%를 차지했다.

이 환자군은 암세포 분화도가 낮고 종양 진행이 빨랐으며 일반 환자보다 사망 위험은 3.32배, 재발 위험은 3.15배 높았다. 연구팀은 이를 통해 RB1 완전 결손이 간암의 독립적인 불량 예후 인자임을 확인했다.

연구팀은 복잡한 유전체 분석 없이도 고위험군을 선별할 수 있도록 딥러닝 기반 병리 AI 모델(FR-MIL)도 개발했다.

이 모델은 통상적인 염색 병리 조직 슬라이드 이미지만으로 RB1 완전 결손 여부를 예측하며 외부 검증 코호트에서 84.39~91.58% F1 점수를 기록했다.

치료 가능성도 확인됐다. 연구팀은 RB1 결손 간암 세포에 876개 약물을 투여한 결과, 세포분열이나 손상된 DNA 복구를 억제하는 특정 약물에 선택적으로 사멸하는 것을 확인했다.

특히 세포 및 동물실험에서 세포분열 억제제와 PARP 억제제를 병용하자 간(肝) 독성 등 뚜렷한 전신 부작용 없이 종양 억제 효과가 크게 높아졌다.

연구팀은 이번 연구가 예후가 불량한 간암 고위험군의 바이오마커 발굴부터 AI 병리 진단, 맞춤형 병용 치료 전략까지 제시했다는 데 의미가 있다고 설명했다.

심주현 교수는 “현재 치료 선택지가 제한적이고 내성이 발생하기 쉬운 난치성 간암 환자들에게 유전자 특성에 맞춘 새로운 돌파구가 마련됐다는 점이 고무적”이라며 “이번에 개발된 AI 진단모델과 병용치료 전략이 실제 임상 현장에 도입된다면 환자 생존율을 획기적으로 개선하고 정밀 맞춤의료를 앞당기는 데 큰 기여를 할 것으로 기대한다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구결과는 중개의학 분야 국제학술지 ‘시그널 트랜스덕션 앤 타겟티드 테라피’ 최신호에 게재됐다.