서울아산병원, 난치성 간암 새 바이오마커 규명…AI 진단·치료법 제시

AI 병리진단 모델 개발
세포분열 억제제·PARP 억제제 병용 치료 가능성 제시

치료가 어렵고 생존율이 낮은 간암 환자에서 불량한 예후와 관련된 새로운 바이오마커가 규명됐다. 연구진은 해당 환자군을 병리 조직만으로 선별할 수 있는 인공지능(AI) 진단 모델을 개발하고, 세포분열 억제제와 PARP 억제제를 병용하는 치료 전략도 제시했다.

서울아산병원은 소화기내과 심주현·병리과 성창옥 교수팀과 마카오대, 포스텍, 한양대구리병원 공동 연구팀이 종양억제 유전자인 RB1의 양쪽 유전자가 모두 결손되거나 비활성화된 'RB1 완전 결손(RB1-Bi)'이 간암의 새로운 불량 예후 바이오마커임을 규명했다고 6일 밝혔다.

난치성 간암 새 바이오마커 규명한 연구진. 왼쪽부터 서울아산병원 소화기내과 심주현·병리과 성창옥 교수, 마카오대학교 심중섭 교수, 포스텍 박상현 교수, 한양대학교 구리병원 안지현 교수. 서울아산병원

연구팀은 서울아산병원 환자 206명과 미국 국립암연구소의 암 연구 공개 데이터베이스(TCGA) 환자 355명 등 총 561명의 간암 환자를 대상으로 전장 엑솜 염기서열과 RNA 염기서열 분석 등 다중오믹스 분석을 실시했다. 이후 450명의 별도 환자군을 대상으로 유전체와 단일세포·공간 전사체 데이터를 활용해 결과를 검증했다.

분석 결과 RB1 완전 결손 환자는 전체 간암 환자의 약 14.6%를 차지했다. 이 환자군은 암세포의 분화도가 낮고 종양 진행이 빨랐으며, 일반 환자보다 사망 위험은 3.32배, 재발 위험은 3.15배 높은 것으로 나타났다. 연구팀은 이를 바탕으로 RB1 완전 결손이 간암의 독립적인 불량 예후 인자라고 판단했다.

연구팀은 고비용의 유전체 분석 없이도 RB1 완전 결손 환자를 선별할 수 있도록 딥러닝 기반 병리 AI 모델 'FR-MIL'을 개발했다. 일반적인 염색 병리 조직 슬라이드 이미지를 활용해 RB1 완전 결손 여부를 예측하는 방식이다. 외부 검증 코호트에서 84.39~91.58%의 F1 점수를 기록했다.

치료 전략도 제시했다. 연구팀은 RB1 결손 간암 세포에 876개 약물을 투여해 약물 반응을 분석한 결과, 세포분열이나 손상된 DNA 복구를 억제하는 약물에 선택적인 반응을 보이는 것을 확인했다. 특히 PARP 억제제 등에서 RB1 결손 암세포가 선택적으로 사멸하는 합성치사 현상이 나타났다.

세포와 동물실험에서는 세포분열 억제제와 PARP 억제제를 함께 투여하는 병용요법을 적용했다. 그 결과 뚜렷한 전신 부작용 없이 종양 억제 효과가 증가하는 것으로 나타났다.

심 교수는 "현재 치료 선택지가 제한적이고 내성이 발생하기 쉬운 난치성 간암 환자들에게 유전자 특성에 맞춘 새로운 돌파구가 마련됐다는 점이 고무적이다"며 "이번에 개발된 AI 진단 모델과 병용 치료 전략이 실제 임상 현장에 도입된다면 환자들의 생존율을 개선하고 정밀 맞춤 의료를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대한다"고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 '시그널 트랜스덕션 앤 타깃티드 테라피'에 최근 게재됐다.

박정연 기자 jy@asiae.co.kr