장내 미생물과 혈액 내 대사체 분석을 통해 CAR T-세포 치료의 효과와 부작용을 예측할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 개인별 치료 반응 차이가 큰 면역세포 치료에서 새로운 예측 지표가 제시된 셈이다.
김석진·윤상은 삼성서울병원 혈액종양내과 교수팀과 강우림 강원대학교 교수팀은 CJ바이오사이언스와의 공동연구를 통해, 장내 미생물 가운데 박테로이데스 프라질리스(Bacteroides fragilis)와 이노신(inosine) 생합성 경로가 CAR T-세포 치료 반응과 독성을 예측할 수 있는 핵심 바이오마커가 될 수 있음을 확인했다고 20일 밝혔다.
이번 연구는 아시아인 환자를 대상으로 장내 미생물과 CAR T-세포 치료 반응의 연관성을 처음 분석했다는 점에서 의미가 있다.
연구팀은 삼성서울병원에서 CAR T-세포 치료를 받은 환자 47명을 대상으로 치료 전과 치료 1개월 후 대변과 혈청 샘플을 수집해 전장유전체 메타게놈 분석을 실시했다. 건강인 47명과 새로 진단받은 환자 47명을 대조군으로 설정해 비교 분석했다.
분석 결과, 치료 반응군에서는 박테로이데스 프라질리스가, 무반응군에서는 페칼리박테리움 프라우스니치가 상대적으로 많이 검출되는 장내 미생물 불균형이 확인됐다. 특히 박테로이데스 프라질리스가 검출된 환자는 무진행 생존 기간이 유의하게 길었다.
연구팀은 이 균이 생성하는 이노신이 CAR T-세포의 항암 기능을 증강했기 때문으로 분석했다.
부작용과의 연관성도 나타났다. 부작용이 없었던 환자에서는 아세테이트와 부티레이트 등 유익한 대사산물을 생성하는 균이 많았고, 부작용이 있었던 환자에서는 염증을 유발하는 이소발레레이트 생성 균이 우세했다.
연구팀은 장내 미생물 대사 경로를 기반으로 치료 반응 예측 모델도 구축했으며, 정확도 88%(AUC 0.88)를 기록했다.
윤상은 교수는 “장내 마이크로바이옴 분석을 통해 CAR T-세포 치료 효과와 독성을 동시에 예측할 수 있는 가능성을 제시했다”며 “향후 마이크로바이옴 기반 맞춤형 면역치료 전략 개발의 근거가 될 것”이라고 말했다.
