초고감도 액체 생검 기술로 표준 방법보다 먼저 암 발견

뉴욕 장로교, 뉴욕 게놈 센터(NYGC)의 웨일 코넬 의과대학 과학자들이 주도한 연구에 따르면, 혈액 내 종양 DNA를 탐지하기 위해 인공 지능을 사용하는 방법이 암 재발을 예측하는 데 있어 전례 없는 민감성을 입증했다고 합니다. 메모리얼 슬론 케터링(MSK). 새로운 기술은 재발을 조기에 감지하고 치료에 대한 종양 반응을 면밀히 모니터링함으로써 암 치료를 개선할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

6월 14일 Nature Medicine 저널에 발표된 연구에서 연구자들은 인공지능 플랫폼의 일종인 머신러닝 모델을 훈련시켜 환자의 DNA 염기서열 분석 데이터를 기반으로 순환 종양 DNA(ctDNA)를 탐지할 수 있음을 보여주었습니다. 매우 높은 감도와 정확도로 혈액 검사를 수행합니다. 그들은 폐암, 흑색종, 유방암, 대장암 및 전암성 대장 용종 환자를 대상으로 이 기술을 성공적으로 시연했습니다.

"우리는 신호 대 잡음비의 상당한 개선을 달성할 수 있었으며, 예를 들어 표준 임상 방법보다 몇 달 또는 심지어 몇 년 전에 암 재발을 감지할 수 있었습니다."라고 연구 공동 저자이자 교수인 Dan Landau 박사는 말했습니다. 웨일 코넬 의과대학 혈액종양학과 의학박사이자 뉴욕 게놈 센터의 핵심 회원입니다.

이 연구의 공동 저자이자 첫 번째 저자는 Landau 연구실의 박사후 연구원이자 MSK의 유방 종양학자이기도 한 Adam Widman 박사였습니다. 다른 첫 번째 저자로는 NYGC의 Minita Shah, 오르후스 대학교의 Amanda Friedendahl 박사, NYGC 및 Weill Cornell Medical School의 Daniel Halmos가 있습니다.

액체생검 기술은 오랫동안 그 큰 잠재력을 실현하지 못했습니다. 대부분의 기존 접근 방식은 혈액에서 너무 드물어 안정적으로 감지할 수 없는 상대적으로 작은 암 관련 돌연변이 세트를 표적으로 삼아 암 재발을 과소평가하게 됩니다.

몇 년 전 Landau 박사와 그의 동료들은 혈액 샘플에서 DNA의 전체 게놈 서열 분석을 기반으로 하는 대체 접근법을 개발했습니다. 그들은 이런 방식으로 훨씬 더 많은 "신호"를 수집할 수 있어 종양 DNA를 보다 민감하고 논리적으로 더 쉽게 검출할 수 있음을 보여주었습니다. 그 이후로 액체 생검 개발자들은 이 접근 방식을 점점 더 많이 채택하고 있습니다.

새 연구에서 연구원들은 한 단계 더 발전하여 고급 기계 학습 전략(ChatGPT와 같은 널리 사용되는 AI 애플리케이션에서 사용되는 것과 유사)을 사용하여 시퀀싱 데이터에서 미묘한 패턴을 감지하고, 특히 존재를 나타내는 패턴을 구별했습니다. 시퀀싱 오류 및 기타 "노이즈"를 나타내는 패턴을 통해 암의 발생 여부를 파악합니다.

한 테스트에서 연구원들은 MRD-EDGE라는 시스템을 훈련시켜 15명의 결장암 환자의 환자별 종양 돌연변이를 인식했습니다. 수술과 화학 요법 이후 시스템은 혈액 데이터를 기반으로 그들 중 9명이 여전히 암을 앓고 있다고 예측했습니다. 이들 환자 중 5명에서는 덜 민감한 방법을 통해 몇 달 후에 재발이 발견되었습니다. 그러나 위음성은 없었습니다. MRD-EDGE에 의해 종양 DNA가 없다고 간주된 환자 중 연구 기간 동안 재발을 경험한 환자는 없었습니다.

MRD-EDGE는 초기 단계 폐암 및 삼중 음성 유방암 환자에 대한 연구에서 유사한 민감도를 보여주었으며, 한 건을 제외한 모든 재발을 조기에 발견하고 치료 중 종양 상태를 모니터링합니다.

연구원들은 MRD-EDGE가 결장암이 발생하는 폴립인 전암성 결장 선종에서도 돌연변이 DNA를 검출할 수 있음을 입증했습니다.

"이러한 폴립이 검출 가능한 ctDNA를 방출할 수 있는지는 확실하지 않습니다. 따라서 이는 전암성 변화를 탐지하는 것을 목표로 하는 향후 전략을 가리킬 수 있는 중요한 진전입니다."라고 Sandra and Edward 회원이기도 한 Landau 박사는 말했습니다. 웨일 코넬 의과대학의 마이어 암 센터 및 뉴욕-장로교/웨일 코넬 메디컬 센터의 혈액종양학자입니다.

마지막으로 연구자들은 환자 종양 서열 분석 데이터에 대한 사전 교육 없이도 MRD-EDGE가 표준 X선 영상을 사용하여 탐지하기 몇 주 전에 흑색종 및 폐암 환자의 면역요법 반응을 탐지할 수 있음을 보여주었습니다.

"전반적으로 MRD-EDGE는 큰 요구 사항을 해결하며 우리는 그 잠재력에 대해 기대하고 있으며 이를 환자에게 제공하기 위해 업계 파트너와 협력하고 있습니다"라고 Landau 박사는 말했습니다.