한국기초과학지원연구원(원장 양성광, 이하 KBSI) 디지털오믹스연구부 정영호·현주용 박사 연구팀은 연세대학교(총장 윤동섭) 의과대학 김승일 교수·김민우 박사, 기계공학과 정효일 교수, 성신여자대학교(총장 이성근) 바이오신약의과학부 현경아 교수 등으로 구성된 공동연구팀과 함께 혈액 기반으로 비침습적 진단법으로 삼중음성유방암의 재발을 조기에 예측할 수 있는 새로운 기술을 개발했다.
이번 연구는 유방암 환자의 혈액에서 추출한 종양 유래 엑소좀(tumor-derived extracellular vesicles, tdEVs)*의 단백체를 심층 분석하여, 특정 단백질(ECM1, MBL2, BTD, RAB5C)* 4종이 삼중음성유방암 재발 및 예후 예측을 위한 강력한 바이오마커 후보임을 입증하였다.
삼중음성유방암은 표적 항암제가 작용하는 3가지 수용체가 모두 없는 유형으로 다른 종류의 유방암보다 전이·재발의 위험이 높아 예후 예측이 특히 중요하다.
연구팀은 기존 진단 방식의 한계를 극복하고자 독자적인 미세유체 칩 기반 엑소좀 분리 기술을 개발하고, 머신러닝 기반 알고리즘을 활용해 진단 성능을 극대화했다. 그 결과, 삼중음성유방암 환자군에서 민감도 90%, 특이도 95%에 달하는 높은 진단 성능을 확보했다.
※ 기존 진단 방식 : CA15-3 및 CEA 같은 혈액 내 종양 마커 측정, 유방 촬영술(Mammography), 초음파, MRI 등의 영상진단, 그리고 침습적인 조직 검사
또한, 연구팀은 ECM1, MBL2, BTD, RAB5C 단백질로 구성된 ‘tdEV 단백질 점수(protein score)’*를 활용한 삼중음성유방암 진단에서 AUC 0.986* 이라는 매우 높은 진단 성능 지표를 달성했다. 해당 단백질 조합은 재발 위험 예측 및 생존율 분석에서도 유의미한 상관성을 보여, 환자 예후 평가에 활용 가능성을 입증하였다. 조직면역염색 분석 결과에서도 해당 단백질들이 혈액 기반 분석과 동일한 발현 양상이 확인되어 본 연구의 tdEV 기반 액체 생검 진단법이 비침습적이면서도 신뢰할 수 있는 암 진단 및 모니터링 도구로서의 잠재력을 확인하였다. 그뿐만 아니라, 일반 병원에서 흔히 사용하는 ELISA 방식*을 통한 교차 검증에서도 유사한 수준의 높은 성능을 보여 향후 실제 임상 현장에서의 적용 가능성을 높였다.
연구를 주도한 KBSI 정영호 박사는 "이번 연구는 단백질 기반 액체생검이 실제 임상 진단에 활용될 수 있음을 시사한 중요한 사례”라며, "특히 치료 후 재발 위험이 높은 삼중음성유방암 환자들에게 비침습적인 방법으로 조기에 재발을 예측하고, 이를 통해 정밀의학 기반의 맞춤형 사전 대응이 가능해질 것"이라고 강조했다.
본 연구는 한국기초과학지원연구원 멀티오믹스 빅데이터 융합 플랫폼 구축사업과 과학기술정보통신부·한국연구재단 중견연구자 지원사업, 세종과학펠로우십 사업, 차세대 유망 SEED 기술실용화 패스트트랙 사업 및 세브란스병원 임상우수연구기금 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 엑소좀 연구의 최고 권위지인 Journal of Extracellular Vesicles에 6월 23일자 온라인판에 게재되었다. <끝>
* 논문명 : Extracellular Vesicle Proteome Analysis Improves Diagnosis of Recurrence in Triple-Negative Breast Cancer [IF=15, KBSI 현주용(공동제1저자), 연세대 김민우(공동제1저자), 현경아(공동제1저자), 연세대 정효일(공동교신저자), 연세대 김승일(공동교신저자), KBSI 정영호(공동교신저자)]
