장내 미생물 대사 이용, 획기적 뇌종양 치료법 등장

시사위크=박설민 기자  국내 연구진이 장내 미생물과 대사산물을 활용, 뇌종양의 면역치료 효과를 높일 수 있는 새로운 치료 방법을 세계 최초로 고안했다. 향후 미생물을 기반으로 한 면역치료 보완제 개발 연구의 초석이 될 전망이다.

한국과학기술원(KAIST)은 이흥규 생명과학과 교수팀이 장내 미생물 생태계 변화에 주목해 교모세포종 면역치료의 효율 증대 방법 발굴과 입증에 성공했다고 1일 밝혔다.

최근 의료계에서 주목받는 뇌종양 치료법은 ‘면역항암제’다. 이는 우리 몸의 면역세포인 T세포를 활성화시켜 암세포를 제거하도록 유도하는 첨단 치료법이다. 하지만 가장 치명적인 뇌종양 ‘교모세포종(Glioblastoma)’에는 거의 반응하지 않는다. 또한 치료에 대한 저항성이 높아 단독 치료로는 효과가 매우 제한적이라는 한계가 있었다.

이 같은 문제를 해결하고자 연구팀은 교모세포종 진행 과정에 주목했다. 이 뇌종양은 진행될 경우 장내에서 중요한 아미노산인 ‘트립토판(tryptophan)’의 농도가 급격히 줄어든다. 이로 인해 장내 미생물 생태계가 변화한다.

이때 트립토판을 보충해 미생물 다양성을 회복시키면 특정 유익한 균주가 면역세포 중 하나인 CD8 T세포를 활성화한다. 이 T세포는 종양 조직으로 다시 유도하는 역할을 한다는 사실을 KAIST 연구진이 새롭게 밝혀냈다.

연구팀은 생쥐 교모세포종 모델을 통해, 트립토판을 보충하면 암을 공격하는 T세포(특히 CD8 T세포)의 반응이 향상됨을 확인했다. 또한 이들이 림프절과 뇌 등 종양이 있는 부위로 더 많이 이동한다는 사실도 발견했다.

이 과정에서 장내에 존재하는 유익한 공생균인 ‘던카니엘라 두보시(Duncaniella dubosii)’가 핵심적인 역할을 했다. 해당 균주는 T세포가 몸 안에서 효과적으로 재분포하도록 도왔다. 이를 면역항암제(anti-PD-1)와 함께 사용할 때 생존율이 유의미하게 향상됐다.

또한 장내 미생물이 전혀 없는 무균 생쥐에게 위 공생균을 단독으로 투입해도 교모세포종에 대한 생존율이 높아졌다. 이는 이 균주가 트립토판을 활용해 장내 환경을 조절하고 그 과정에서 생성되는 대사산물이 CD8 T세포의 암세포 공격 능력을 강화하기 때문이다.

이흥규 교수는 “이번 연구는 면역관문억제제가 효과를 보이지 않았던 난치성 뇌종양에서도 장내 미생물을 활용한 병용 전략을 통해 치료 반응을 유의하게 높일 수 있음을 보여준다”고 설명했다.

이번 연구 성과는 국제학술지 ‘셀 리포츠(Cell Reports)’에 지난 6월 26일자 온라인판에 게재됐다. 연구 제1저자는 김현철 KAIST 박사가 참여했다.