국내 연구진, 세계 최대 규모 암 데이터베이스 구축
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국내 연구진, 세계 최대 규모 암 데이터베이스 구축
  • 정 현 기자
  • 승인 2024.05.24 11:28
  • 댓글 0
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- KAIST 연구팀, 삼성서울병원 연구팀, 공동 연구
- 세계 최대 규모의 암 조직 단일세포, 공간전사체 데이터베이스 구축
- 면역 치료제 예후 예측에 큰 효과 보이는 세포 생태계 타입 발견
- 논문, SCI급 저명 국제학술지 'Nature Communications' 게재

[위즈뉴스] 국내 연구진이 세계 최대 규모의 암 데이터베이스를 구축했다.

KAIST(총장 이광형)는 22일, 의과학대학원 박종은 교수와 바이오및뇌공학과 최정균 교수로 구성된 연구팀이 삼성서울병원 이세훈 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 세계 최대 규모의 암 조직 단일세포 및 공간전사체 데이터베이스를 구성하고, 이를 바탕으로 치료의 예후 예측에 중요한 세포 생태계 타입을 보고했다고 밝혔다.

왼쪽부터 박종은 교수, 최정균 교수, 이세훈 교수, 강준호 박사, 이준형 박사 / 사진=KAIST, 삼성서울병원홈페이지

단일세포 및 공간전사체란 모든 유전자의 발현 양상을 개별 세포 단위에서 혹은 3차원 조직 구조상에서 분석한 데이터를 말한다.

이번 연구 결과를 담은 논문은 SCI급 저명 국제학술지 ‘네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF=16.6)’ 5월 14일 자에 게재됐다.

논문명은 'Systematic dissection of tumor-normal single-cell ecosystems across a thousand tumors of 30 cancer types'이며, KAIST 박종은 교수와 최정균 교수, 삼성서울병원 이세훈 교수가 공동 교신저자로, KAIST 강준호 박사와 이준형 박사가 공동 제1저자로 참여했다.

"암 조직 데이터베이스, 면역 치료 예후 예측에 중요한 영향 줄 것"

연구를 주도한 박종은 교수는 “이번 연구를 통해 세계 최대 규모의 암 조직 데이터베이스를 구축하였고, 이를 바탕으로 면역 치료의 예후 예측에 중요한 영향을 줄 것"이라고 말했다.

이어 "소수의 환자에게 아주 좋은 치료반응을 보이나 일부의 경우 면역 관련 부작용을 나타내는 면역 관문 억제제의 치료 대상군 선정에 큰 도움을 줄 것으로 기대된다”고 덧붙였다.

국제학술지 'Nature Communications' 최신호에 게재된 해당 논문

디지털 암 정보 축적의 시대에는 데이터 생산을 넘어서, 데이터의 수집 및 관리 방법을 정립하고 거대 규모의 빅 데이터를 운용하는 것이 가장 큰 경쟁력이 될 수 있다.

전략적으로는 정밀 임상 정보와 연계할 수 있는 국내 생산 데이터와 다양성에 대한 이해를 도모할 수 있는 대규모 국제 데이터를 모두 수집해 통합하는 것은 매우 중요한 과제다.

암은 우리 몸 안에서 스스로 진화하는 특성을 가지고 있어 암 조직 내의 세포 생태계를 구성하는 각 세포의 이질성과 이들의 상호작용을 파악하는 것이 가장 중요하다.

최근 발달하고 있는 단일세포 및 공간 전사체는 미세환경을 구성하는 세포들과 그들의 3차원적 배열 및 상호작용을 정량적으로 측정 및 표현한다는 점에서 미세환경의 이질성 개념을 생태계 수준으로 확장해 디지털 정보의 형태로 저장 및 분석할 수 있게 한다.

연구팀은 암세포 생태계 타입들을 전 암종(pan-cancer) 수준에서 규명하기 위해 약 1,000개의 암 환자 조직 샘플, 500여 명의 정상 조직 샘플에 대한 단일세포 전사체 데이터를 30종 이상의 암종에 대해 수집하여 모든 암에 대한 세포 지도가 총망라된 전 암종 단일세포 지도(pan-cancer single-cell atlas)를 구축했다. 

내과 전문의가 포함된 연구진이 직접 데이터를 수집하고, 메타데이터 재처리 및 암종 분류를 진행함으로써 암 조직을 구성하는 100여 개의 세포 상태를 규정하고, 이들의 발생빈도를 바탕으로 각 암종별 조직의 상태를 분류했다. 또한 미국의 암 환자 공공 데이터베이스(TCGA) 등의 대규모 코호트 데이터를 활용해 각 세포 상태가 암 환자의 치료 및 예후에 미치는 영향을 분석했다. 

특히 여러 세포 상태 간의 상호작용 분석을 통해서 암세포 생태계 네트워크를 구축하였고, 이 중에서 삼차 림프 구조(tertiary lymphoid structure) 구성요소를 포함하는 인터페론 연관 생태계가 삼성서울병원 이세훈 교수 연구팀의 폐암 코호트를 포함해 면역관문 억제 치료(immune checkpoint inhibitor)를 받은 여러 암종들에서 면역관문 억제 치료 반응 예측에 효과적임을 확인했다.

자료이미지=KAIST

[그림설명]
그림 왼쪽은 연구팀이 구축한 세계 최대 규모의 단일세포 암 전사체 데이터베이스 구성도이며, 오른쪽은 구축에 사용된 파이프라인이다.

삼차 림프 구조란 림프절과 유사하지만 건강한 조직에서는 형성되지 않고, 만성염증, 감염, 암 등이 있는 곳에서 면역 세포들이 조직화되어 형성되는 구조물을 말한다. 면역관문 억제치료는 T세포 혹은 암세포에서 발현되는 PD-1/PD-L1, CTLA-4와 같은 면역관문(immune checkpoint)을 차단하여 암세포와 싸우는 면역 반응을 활성화시키는 치료방법이다.

이번 연구는 한국연구재단의 차세대바이오유망범용기술연구지원사업과 우수신진연구사업, 한국보건산업진흥원 연구중심병원 육성사업, 융합형의사과학자양성사업 및 포스코사이언스펠로우십의 지원을 받아 수행됐다.

이번 연구 결과는, KAIST 세포 아틀라스 웹 포탈(https://cellatlas.kaist.ac.kr) 을 통해 공개됐다.


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