서울대병원 “소아 조혈모세포이식 간 합병증 위험 AI로 예측”

[마이데일리 = 이호빈 기자] 소아 조혈모세포이식 과정에서 발생할 수 있는 치명적인 간 합병증의 고위험군을 항암 치료 시작 전에 미리 선별할 수 있는 인공지능(AI) 예측 모델이 개발됐다.

서울대병원은 소아청소년과 홍경택·강형진 교수와 융합의학과 한도현 교수, 유수완 전 연구원 공동 연구팀이 소아 조혈모세포이식 환자에서 발생하는 ‘간정맥폐쇄성질환(VOD)’ 고위험군을 조기에 선별할 수 있는 핵심 혈액 표지자를 규명하고 이를 기반으로 한 머신러닝 예측 모델을 개발했다고 11일 밝혔다.

조혈모세포이식은 백혈병 등 중증 질환을 앓는 소아 환자에게 시행되는 치료법으로, 병든 골수를 제거하기 위한 고강도 항암 전처치가 필수적으로 이뤄진다. 이 과정에서 사용되는 부설판(busulfan) 등 고독성 항암제는 간 미세혈관을 손상시켜 간정맥폐쇄성질환을 유발할 수 있다.

간정맥폐쇄성질환은 간 비대와 복수, 혈소판 감소, 간·신장 기능 저하 등을 동반하는 심각한 합병증으로, 조혈모세포이식을 받는 소아 환자의 약 15~30%에서 발생하며 중증으로 진행될 경우 사망률이 최대 80%에 이를 수 있다.

연구팀은 항암 치료 이전 단계에서 고위험군 환자를 미리 선별해 예방 치료에 활용할 수 있는 혈액 표지자를 찾기 위해 반일치 공여자를 이용한 동종 조혈모세포이식을 앞두고 부설판 기반 전처치를 받은 소아 환자 51명을 분석했다. 연구 대상은 중증 간정맥폐쇄성질환이 발생한 환자 26명과 발생하지 않은 대조군 25명으로 구성됐다.

연구팀은 항암 치료 전후 혈액 내 단백질 720종을 정밀 분석한 결과, 합병증이 발생하지 않은 환자들은 항암 치료 이전부터 간 해독 효소인 GCLC 수치가 높은 것으로 나타났다. 이는 고독성 항암제로 인한 독성 물질을 제거하는 능력이 상대적으로 충분했음을 의미한다.

반면 간정맥폐쇄성질환이 발생한 환자들은 항암 치료 이전부터 해당 효소 수치가 낮았으며, 간의 대사 기능과 관련된 단백질인 FBP1의 발현도 유의미하게 낮은 것으로 확인됐다. 연구팀은 이를 통해 일부 환자는 치료 시작 전부터 간 기능 측면에서 독성 자극에 취약한 상태였다는 점을 확인했다.

연구팀은 이러한 분석 결과를 바탕으로 질환 발생 가능성을 예측할 수 있는 초기 단백질 표지자 15개를 도출하고 머신러닝 기반 예측 모델을 구축했다. 이후 임상 적용성을 높이기 위해 HRNR, FBP1, DCD, GCLC, LSAMP 등 5개 핵심 단백질로 구성된 패널을 적용한 결과, 고위험군을 판별하는 예측 성능이 매우 높은 수준(AUC 0.922)을 보였다. AUC 값은 1에 가까울수록 예측 정확도가 높음을 의미한다.

연구팀은 혈액 단백질 분석 결과 간정맥폐쇄성질환이 발생한 환자에서 항암 치료 전부터 핵심 단백질 수치가 낮게 나타났으며, 단 한 번의 검사만으로도 고위험군 선별이 가능함을 확인했다고 설명했다.

홍경택 서울대병원 소아청소년과 교수는 “간정맥폐쇄성질환이 발생한 환자는 항암 치료 전부터 혈액 단백체 패턴이 이미 다른 양상을 보였다”며 “이번 연구에서 확인된 단백체 특징이 고위험군 환자의 예방 치료 전략 수립과 안전한 조혈모세포이식 치료에 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구 결과는 미국조혈모세포이식학회(ASTCT) 공식 학술지인 ‘Transplantation and Cellular Therapy’ 최신 온라인판에 게재됐다.