3D 생체 프린팅 기술을 활용한 개인 맞춤형 암 치료

포스텍(포항공과대학교) 기계공학과 및 창의IT공학과의 장진아 교수와 미국 잭슨 유전체의학연구소의 찰스 리 교수가 이끄는 공동연구팀은 3D 바이오프린팅 기술과 환자 유래 암조직 조각을 이용한 위암 모델을 성공적으로 개발했습니다.

이 혁신적인 모델은 실제 환자 조직의 특성을 보존하며, 개별 환자의 약물 반응을 빠르게 평가하고 예측할 수 있을 것으로 기대됩니다. 이 연구는 국제 학술지인 Advanced Science에 게재되었습니다.

종양 이질성은 암 치료법의 개발 및 치료에 있어 상당한 과제를 제기하는데, 같은 약물에 대한 환자 반응이 다르고 치료 시기가 예후에 영향을 미치는 중요한 요인이기 때문입니다.

따라서 항암 치료의 효능을 예측하는 기술은 부작용을 최소화하고 치료 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다. 유전자 패널 기반 검사 및 환자 유래 이종이식(PDX) 모델과 같은 기존 접근 방식은 특정 환자에게 적용하는 데 제한이 있고 약물 효과를 예측하는 데 제약이 있으며 확립하는 데 상당한 시간과 비용이 필요합니다.

이번 연구에서 연구팀은 3D 생체 프린팅 기술과 환자 유래 조직 조각을 통합한 조직 특이적 바이오잉크를 활용하여 시험관 내 위암 모델을 개발했습니다.

특히, 그들은 암 조직을 위에서 유래한 세포외 기질(dECM) 하이드로젤에 캡슐화하여 세포-기질 상호작용을 인공적으로 가능하게 했습니다. 이러한 조직을 인간 위 섬유아세포와 공동 배양하여 암 세포-기질 상호작용을 성공적으로 모방하여 시험관 내에서 생체 내 종양 미세 환경을 재현했습니다.

이 모델은 세포-스트로마와 세포-매트릭스 상호작용을 모두 복제하여 개별 환자의 위 조직의 고유한 특성을 보존하는 능력을 보여주었습니다. 환자의 항암제 반응과 예후를 예측하는 데 높은 특이성을 보였습니다. 더욱이, 암 발병, 진행 및 약물 반응과 관련된 모델의 유전자 프로필은 환자 조직의 유전자 프로필과 매우 유사하여 기존 PDX 모델의 성능을 능가했습니다.

또한, 바이오프린팅을 통한 이 모델의 신속한 제작 방법은 환자로부터 종양 조직을 추출한 후 2주 이내에 약물 평가를 가능하게 합니다. 이 효율적인 플랫폼은 개인화된 암 치료법 개발에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

연구를 주도한 잭슨 게놈 의학 연구소의 찰스 리 교수는 이 모델에 대한 기대감을 다음과 같이 표현했습니다.

"이 모델은 암 세포-스트로마 및 세포-매트릭스 상호작용을 재현함으로써 약물 반응 예측의 정확도를 높이고 비반응 환자에게 불필요한 약물 투여를 줄입니다."

포스텍 장진아 교수는 이 연구의 중요성을 다음과 같이 강조했습니다.

"이것은 환자 맞춤형 치료법을 개발하는 것뿐만 아니라 새로운 항암제와 복합 치료법을 검증하는 데도 중요한 전임상 플랫폼입니다."

본 연구는 교육부의 재원으로 한국연구재단(NRF)의 기초과학연구사업(No. 2020R1A6A1A03047902)과 한국 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단(NRF)의 연구비(No. 2022M3C1A3081359, No. 2021R1A2C2004981)를 받아 수행되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/02/250207122745.htm