표적치료제 내성으로 치료 선택지가 줄어드는 비소세포폐암 환자에서 인공지능으로 면역관문억제제의 효과를 볼 환자를 미리 찾아낼 수 있는 분석기법이 개발됐다. 

비소세포폐암은 전체 폐암의 85%를 차지하며, 환자 5명 중 4명은 유전자 변이를 동반한다. 이 가운데 상피세포성장인자수용체(EGFR) 변이는 아시아 환자의 절반 가까이가 보유하고 있다. 표적치료제(EGFR-TKI) 도입 이후 생존율이 크게 개선됐지만, 대부분의 환자가 수개월에서 몇 년 사이에 표적치료제 내성을 겪는다.

EGFR 변이 폐암은 면역세포가 암세포를 인식하기 어렵고, 종양미세환경도 면역세포 반응이 억제된 상태다. 표적치료제 내성이 생긴 후에는 면역항암제의 효과가 더 제한적인 것으로 알려져 있다.

그러나 실제 임상에서 일부 환자는 면역항암제(면역관문억제제)에 매우 좋은 반응을 보이는 사례가 보고됐다. 이에 어떤 환자가 면역항암제의 효과를 볼 수 있을지 선별하는 바이오마커 개발이 중요한 과제로 떠올랐다.

이세훈 삼성서울병원 혈액종양내과, 방영학 서울아산병원 종양내과 교수, 박근호 삼성융합의과학원, 오진우 루닛 연구원팀은 2015~2022년에 표적치료제 내성이 생긴 후 면역항암 치료를 받은 환자 143명을 분석했다. 인공지능 병리 분석 플랫폼 ‘루닛 스코프 아이오(Lunit SCOPE IO)’를 활용했다. 종양 조직을 암세포 영역과 세포 주변 기질 영역으로 구분하고, 각 영역에서 종양침윤림프구와 혈관내피세포의 밀도를 측정했다.

그 결과, 표적치료제 내성이 생긴 후에도 암세포 영역 내 종양침윤림프구 밀도가 높은 환자는 면역항암제 반응률이 4.3배 높았고, 암 진행 없이 지낸 기간(무진행생존기간)이 2.7배 길었다. 이러한 경향은 면역항암치료에 화학요법치료를 병합한 치료를 받은 환자군에서도 관찰됐다. 혈관내피세포 밀도가 높은 환자 역시 반응률이 5.2배 높았고, 무진행생존기간은 1.4배 길었다.

표적치료제 내성이 생기면 암세포 내 종양침윤림프구(암세포 주변으로 모여드는 면역세포 암세포를 직접 공격)는 감소하고, 혈관내피세포는 증가한다. 연구팀은 이러한 변화 속에서도 면역세포(종양침윤림프구)나 혈관내피세포 밀도가 높게 유지된 환자는 면역항암제 치료에 더 좋은 반응을 보였다고 설명했다. 

따라서 암세포 영역 내 면역세포 또는 혈관내피세포 밀도가 표적치료제 내성이 생긴 환자의 면역항암 치료 효과를 예측하는 바이오마커로 활용될 수 있을 것이라고 덧붙였다.

이세훈 교수는 “인공지능을 활용해 표적치료제 내성이라는 한계 속에서도 면역항암제의 문을 정확하게 여는 가능성을 확인했다”며 “환자들에게 맞춤형 치료를 제시하는 데 이번 연구가 실질적인 근거가 되길 바란다”고 말했다.

이번 연구 결과는 미국면역항암학회 공식 학술지 ‘Journal for ImmunoTherapy of Cancer’(IF=10.6)’에 지난 10월 31일 ‘Artificial intelligence-powered spatial analysis of tumor microenvironment in patients with non-small cell lung cancer with acquired resistance to EGFR tyrosine kinase inhibitor’이란 논문으로 게재됐다. 이 연구는 한국연구재단, 보건복지부, 삼성서울병원, 한·미 공동연구지원사업(KUCRF), 과학기술정보통신부, 한국형 ARPA-H 연구사업의 지원을 받았다.