방사선 요법은 일부 암에서 면역 요법에 대한 저항을 극복하는 데 도움이 됩니다.

존스홉킨스 키멜 암센터 산하 블룸버그-키멜 면역종양학 연구소와 네덜란드 암연구소의 과학자들이 주도한 새로운 연구에 따르면, 방사선 요법은 면역 체계를 활성화함으로써 면역요법에 저항하는 특정 종양을 치료에 민감하게 만들어 환자에게 긍정적인 결과를 가져온다고 합니다.

Nature Cancer 저널에 발표된 연구에서 과학자들은 비소세포 폐암의 분자생물학을 자세히 살펴보고, 방사선 요법과 면역 요법을 병행하거나 면역 요법만 시행했을 때 시간이 지남에 따라 세포 및 분자 수준에서 어떤 일이 일어나는지 알아냈습니다.

연구진은 방사선 치료와 면역요법을 병행했을 때 폐암 환자에서 전신 항종양 면역 반응이 유도되었음을 발견했는데, 이는 일반적으로 면역요법에 반응하지 않는 반응입니다. 또한, 면역요법에 대한 내성 징후를 보인 종양 환자에서 병용 요법이 임상적 반응을 개선하는 것으로 나타났습니다.

임상적으로, 결과에 따르면 방사선 치료는 일부 환자의 면역 치료에 대한 저항을 극복하는 데 도움이 될 수 있는 것으로 나타났습니다.

"일반적으로 치료 반응을 기대하지 않는 폐암의 일부에 대해 방사선 요법은 면역 요법에 대한 일차 내성을 우회하는 데 특히 효과적일 수 있습니다. 이는 획득한 내성에도 적용될 수 있습니다."라고 수석 연구 저자인 발사모("엘사") 아나그노스토우 박사(MD, PhD)가 말했습니다. 그는 상부 호흡기 및 소화관 종양 프로그램 공동 책임자, 흉부 종양 생물 기록 보관소 책임자, 정밀 종양 분석 그룹 책임자, 분자 종양학 패널 공동 책임자, 존스 홉킨스 대학교 폐암 정밀 의학 센터 공동 책임자입니다.

과학자들은 일부 종양이 면역 요법(신체 자체의 면역 체계를 사용하여 암세포와 싸우는 치료 전략)에 내성을 갖는 이유와 이러한 저항을 방해하는 방법을 오랫동안 더 잘 이해하고자 노력해 왔습니다.

방사선 치료는 '압스코팔 효과'라는 독특한 현상을 통해 전신 면역 반응을 유도하는 가능한 방법으로 제안되었습니다.

원발 종양 부위에 방사선을 조사하면 일반적으로 종양 세포가 사멸하고 그 내용물이 국소 미세환경으로 방출됩니다. 때때로 면역 체계는 이러한 내용물을 인식하고 종양의 분자 지문을 "학습"한 후, 전신의 면역 세포를 활성화시켜 방사선이 표적이 되지 않았던 종양의 다른 부위, 즉 원발 부위에서 멀리 떨어진 부위의 암세포를 공격합니다.

이러한 효과 때문에 방사선 치료는 방사선 조사가 이루어지지 않은 부위에서도 암에 대한 면역 치료의 효과를 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 앱스코팔 효과의 분자생물학적 원리나 언제, 어떤 환자에게 앱스코팔 효과가 발생할지 예측하는 방법에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다.

이 현상을 연구하기 위해 아나그노스토와 그녀의 동료들은 폐암 환자의 치료 기간 중 다른 시점과 원발 종양뿐만 아니라 신체의 다른 부위에서 샘플을 수집했습니다.

그들은 네덜란드 암 연구소의 빌레메인 티엘렌과 폴 바스와 협력하여 방사선 치료 후 면역 치료, 특히 PD-1 억제제인 펨브롤리주맙의 효과를 살펴보는 2상 임상 시험을 진행했습니다.

아나그노스토우 연구팀은 티엘렌과 바스의 도움을 받아 72명의 환자로부터 치료 시작 시점과 치료 시작 3~6주 후 채취한 혈액 및 종양 검체 293개를 분석했습니다. 대조군은 면역요법만 받았고, 실험군은 방사선 요법 후 면역요법을 받았습니다.

연구팀은 샘플에 대해 다중 오믹스 분석을 수행했습니다. 즉, 유전체학, 전사체학, 다양한 세포 분석 등 다양한 "오믹스" 도구를 결합하여 방사선에 직접 노출되지 않은 종양의 국소 미세환경과 전신적으로 면역 체계에 무슨 일이 일어나는지 심층적으로 특성화했습니다.

특히 연구팀은 면역학적으로 "차가운" 종양, 즉 일반적으로 면역요법에 반응하지 않는 종양에 집중했습니다. 이러한 종양은 낮은 돌연변이율, PD-L1 단백질 발현 부족, 또는 Wnt 신호전달 경로 돌연변이와 같은 특정 바이오마커를 통해 확인할 수 있습니다.

방사선 치료와 면역요법 후, 연구팀은 방사선 조사 부위에서 멀리 떨어진 "차가운" 종양에서 종양 미세환경이 상당히 재편되는 것을 발견했습니다. 아나그노스토는 이를 종양의 "워밍업", 즉 면역 활동이 낮거나 전혀 없는 상태에서 새로운 T 세포와 기존 T 세포 집단의 확장을 포함하여 현저한 면역 활동을 보이는 염증 부위로의 전환으로 설명합니다.

"이번 연구 결과는 방사선이 면역요법만으로는 반응하기 어려운 폐암 환자의 전신적 항암 면역 반응을 어떻게 강화할 수 있는지 보여줍니다." 다중오믹스 분석을 이끈 이번 연구의 주저자 저스틴 황의 말이다.

"저희 연구는 암 생물학 지식을 임상 수준으로 전환하는 데 있어 국제적이고 학제 간 협력의 가치를 강조합니다." 황 박사는 존스홉킨스 의대의 젊은 연구자들과 지도교수들의 획기적인 발견을 인정받아 2025년 폴 에를리히 연구상을 수상했습니다.

키멜 암센터의 종양학과 조교수이자 블룸버그-키멜 면역 종양학 연구소의 연구원인 켈리 스미스 박사와 협력하여 아나그노스토의 팀은 방사선 요법과 면역 요법을 병행하여 장기 생존을 달성한 환자에 초점을 맞춰 이들 환자의 T 세포가 체내에서 어떤 역할을 하는지 알아보기 위해 기능 검사를 실시했습니다.

세포 배양에서 그들은 방사선 치료와 면역 치료를 받는 환자의 T 세포가 실제로 환자 종양의 돌연변이와 관련된 특정 신항원을 인식한다는 것을 확인했습니다.

마지막으로, 연구팀은 임상 시험에서 환자 결과를 추적한 결과, 면역학적으로 차가운 종양을 가진 환자가 방사선 치료를 통해 '워밍업'된 경우 방사선 치료를 받지 않은 환자보다 치료 결과가 더 좋았다는 사실을 발견했습니다.

"정말 흥미진진했고, 전체 과정을 완벽하게 마무리했습니다."라고 아나그노스토는 말합니다. "앱스코팔 효과를 기록했을 뿐만 아니라, 일반적으로 면역요법에 반응하지 않을 것으로 예상되는 종양의 임상 결과와 면역 반응을 연관지었습니다."

연구팀은 현재 동일한 환자 집단의 샘플을 사용하여 혈액 내 순환 종양 DNA(ctDNA)를 검출하여 면역 치료에 대한 신체의 반응을 지도화하는 연구를 진행하고 있습니다. 이 연구는 4월 28일 시카고에서 열린 미국 암 연구 협회(AACR) 연례 회의에서 발표되었습니다.