암 주변 환경 단단할수록 공격적… 부산대, 치료 기전 규명

3D 바이오프린팅 암 모델 개발
종양 강성 증가 시 약물 저항성 확인
PI3K/NF-κB 신호 경로 활성화 발견
국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 게재

김병수 교수, 이석현 박사과정생./부산대 제공

암세포를 둘러싼 주변 환경이 단단해질수록 암이 더욱 공격적으로 변하고 치료 효과가 떨어진다는 사실이 국내 연구진에 의해 규명됐다.

부산대학교 의생명융합공학부 김병수 교수팀과 연세대학교 조원우 교수팀은 종양 미세환경의 '기계적 강성'이 암세포의 악성화와 치료 저항성을 유도하는 핵심 기전임을 밝히고, 이를 정밀하게 구현할 수 있는 3D 바이오프린팅 기반 암 모델을 개발했다고 13일 밝혔다.

연구팀은 탈세포화 세포외기질(dECM)과 알지네이트를 결합한 하이브리드 바이오잉크를 이용해 종양의 단단함(강성)을 5~55kPa 범위에서 정밀하게 조절하는 데 성공했다.

연구 결과, 종양의 강성이 높아질수록 저산소증과 암줄기세포성이 증가하며 항암제에 대한 저항성이 유의미하게 높아졌다.

전사체 분석을 통해 고강성 환경에서는 PI3K 신호가 활성화되고, 이에 따라 약물 배출 관련 유전자들이 증가하는 연쇄 반응이 확인됐다.

반대로 강성을 다시 낮추면 암의 악성 표현형이 부분적으로 회복되는 가역적 조절 가능성도 함께 입증됐다.

연구팀은 이번 모델이 환자 맞춤형 표적 치료 전략을 평가하는 중요한 도구가 될 것으로 보고 있다.

실제 대규모 전립선암 환자 데이터와 비교 분석한 결과, 연구에서 활성화된 인자들이 환자 생존율 저하와 밀접한 관련이 있음이 확인됐기 때문이다.

김병수 부산대 교수는 "이번 연구는 종양의 물리적 특성이 암의 신호 전달과 치료 반응에 미치는 영향을 체계적으로 규명한 것"이라며 "향후 환자 특이적인 기계적 특성을 반영한 정밀 항암 전략 개발에 폭넓게 활용될 것으로 기대한다"고 밝혔다.

부산=김성욱 기자 attainuk0518@