뇌수막종 환자 세포 유래 오가노이드, 국내 첫 개발

[이데일리 이순용 기자] 실제 뇌수막종 환자의 세포를 활용한 오가노이드(장기 유사체) 모델이 국내 처음 개발되고 약물 스크리닝 활용 연구결과가 발표됐다.

뇌수막종은 뇌종양 중 가장 흔한 질환으로, 뇌를 싸고 있는 수막에서 발생하는 모든 종양을 말한다. 대부분 양성이고 수술로 치료한다. 하지만 수술 후 재발할 경우 방사선 외에 사용할 수 있는 약제가 없었는데, 이번 연구가 새로운 치료제 개발에 중요한 단초가 될 것으로 보인다.

가톨릭대학교 서울성모병원 신경외과 안스데반(공동교신저자) 교수, 가톨릭의대 정밀의학연구센터 정연준(공동교신저자) 교수, 김도경 연구교원(공동제1저자), 암진화연구센터 박준성 교수(공동제1저자) 연구팀은 4명의 뇌수막종 환자의 세포를 활용하여 오가노이드 모델을 만들었다. 종양 미세환경을 대표하는 다양한 세포 유형을 보존한 환자 유래 뇌수막종 오가노이드다.

그 결과 9주 이상 장기 배양 및 반복적인 냉동 보존-회복 주기 후에도 기능과 형태를 유지하며 원래의 조직학적 특징과 종양 미세환경을 유지하는 것을 확인했다. 수술로 제거된 환자의 종양 간의 유사성은 면역조직화학검사(IHC)와 전장 엑솜 시퀀싱으로 확인했다.

이어서 약물 스크리닝 연구결과, 뇌종양의 진행을 예방하기 위해 많은 연구에서 사용되었던 미페프리스톤이 생존율, 침윤성 및 단백질 발현 측면에서 뚜렷한 항종양 효과가 있음을 확인했다.

오가노이드란 줄기세포를 3차원으로 배양하거나 재조합해 만든 조직 · 장기 유사체다. 미니 장기, 유사 장기라고도 불리는 차세대 신약 개발 기술이다. 실제 인체 장기의 기능을 수행하는 특징을 가져 질병의 원인 및 치료법을 규명하거나 신약 개발을 위한 독성 및 유효성 평가에 동물실험을 대체하는 분야로 각광받고 있다. 또한 오가노이드를 사용하면 동물에게 발견되지 않았던 부작용이 인간에게 발견되는 동물실험의 한계를 극복할 것으로 기대되고 있다.

오가노이드가 많이 연구되는 분야 중 하나는 ‘암’으로, 환자의 바이오 아바타가 돼 항암제에 대한 반응성이나 내성을 분석할 수 있다. 또한 최근 난치성 뇌질환 치료제 개발로 오가노이드 활용이 확장되고 있다. 하지만 기존의 뇌수막종 세포주나 오가노이드는 배양 과정에서 변형이 일어나 환자의 종양 생물학적 특성을 반영하지 못하고, 종양 세포만을 포함하여 미세환경을 반영하지 못했다.

안스데반 교수는 “이번에 개발된 뇌수막종 오가노이드는 이전 뇌수막종 모델의 한계를 극복하고 실제 뇌종양과 유사성이 뛰어나, 정밀 의학 시대에 뇌수막종에 대한 약물을 식별하고 선택하는 연구에 유용하게 사용될 것”이라고 말했다.

이어서 안 교수는 “뇌종양 영역에서 가장 흔한 뇌수막종의 신약을 스크리닝 할 수 있는 이번 모델 구축을 시작으로 후속 연구를 통해 치료방법이 없는 재발 환자들에게 희망이 되도록 노력할 것”이라고 밝혔다. 이번 연구결과는 종양학 분야 국제학술지 ‘Cancer Cell International’ 최근호에 게재되었다. 끝.

뇌수막종 환자의 세포를 활용한 뇌수막종 오가노이드(장기 유사체) 모델연구 모식도.