융기원, '교모세포종 치료 전략' 네이처 제네틱스 게재

차세대융합기술연구원(융기원) 연구진이 참여한 연구 논문이 세계적인 학술지 '네이처 제네틱스(Nature Genetics, IF:41.379)' 최신 호에 두 편 연속 게재됐다.

9일 융기원에 따르면 융기원은 단일 핵 RNA 시퀀싱(single-nucleus RNA sequencing) 및 대량 종양 DNA 시퀀싱을 활용하여 악성 뇌종양인 교모세포종(Glioblastoma; GBM) 복잡성의 새로운 차원을 밝혀낸 혁신적인 프레임워크 연구를 완료했다.

이번 연구는 융기원 뇌신경공학 및 나노의학 연구실 백선하 교수(서울대학교병원 신경외과), 문효은 박사 및 미국 예일대학교 의과대학 신경외과(로울 버학 교수), 미국 마이애미대학교 의과대학(Anna Lasorella 교수, Antonio Iavarone 교수), 이스라엘 와이즈만 연구소(Itay Tirosh 교수), 그리고 미국 하바드대학교 의과대학 매사추세츠 종합병원(Mario L. Suvà 교수) 공동연구팀이 진행한 연구 성과다.

원발성 뇌암인 교모세포종은 기초연구 및 중개연구의 상당한 진전에도 재발해 평균 생존기간이 14.6개월 정도로 알려져 있다.

이러한 재발 메커니즘을 조사하기 위해 교모세포종 종단적 진화를 분석하는 연구가 있으나, 일반적으로 악성 세포와 종양 미세환경(Tumor Microenvironment; TME) 전체를 평균화하는 대량 조직 프로파일링에 의존하고 있다.

일부 단일 세포 기반 연구도 있지만, 대상 환자 수가 적고 임상 정보가 제한적이어서 임상적 특징과 연계된 세포 수준의 분석에는 한계가 있었다.

이에 공동연구팀은 종단적 진화 경로를 단일 세포 해상도로 분석하기 위해 '교모세포종 세포 내성 및 진화 분석(GBM Cellular Analysis of Resistance and Evolution; CARE)' 컨소시엄을 설립하고, 단일 핵 RNA 시퀀싱과 대량 종양 DNA 시퀀싱을 사용해 59명의 환자로부터 채취한 121개의 원발성 및 재발성 교모세포종 샘플을 분석해 교모세포종의 전사 이질성을 규명했다.

공동연구팀은 더 나아가 연속 게재된 'Deciphering the longitudinal trajectories of glioblastoma ecosystems by integrative single-cell genomics (Spitzer A. et. al., 2025)' 연구에서 59명의 교모세포종 환자의 상세한 임상적 주석과 유전적 프로파일을 가진 원발성 및 재발성 교모세포종에 단일 핵 RNA 시퀀싱과 대량 DNA 시퀀싱을 진행, 세포 및 분자 이질성 계층(layer)에 교모세포종 생태계의 종단적 진화를 분석했다.

가장 일관된 변화는 재발 시 악성 세포 분율 감소와 종양 미세환경(TME) 내 신경교세포 및 신경세포 유형의 상호 증가였다.

또한, 악성 상태의 풍부도 변화는 종양 미세환경(TME) 구성 및 기준 프로파일의 변화를 반영하여 교모세포종 생태계의 공진화(co-evolution)를 반영했다.

이번 연구 결과는 교모세포종의 다양한 종단적 경로에 대한 청사진을 제공하고 이를 형성하는 치료법과 종양 미세환경(TME) 변형법을 강조한다.

백선하 차세대융합기술연구원 교수는 "새롭게 밝혀진 유전적, 미세환경적 및 전사적 특징의 교모세포종 생태계는 교모세포종 형성에 있어 종양 유전학과 해부학적 위치 간의 상호작용을 강조하여, 표적화되고 개인화된 치료 전략 개발을 위한 강력한 로드맵을 제공할 것"이라며 "이를 통해 난치성 뇌종양으로 알려진 교모세포종의 치료 가능성을 높이는 데 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.