생체지표가 암 발견 속도와 치료 결과를 개선하는 방법

암은 세계적인 주요 사망 원인 중 하나로, 국제 암 연구 기관은 2040년에는 암으로 인한 사망자가 280만 명이 넘을 것으로 예상하고 있는데, 이는 2020년보다 47% 증가한 수치입니다. 이러한 증가세의 원인 중 하나로 수명 연장을 꼽을 수 있으며, 나이는 암 발병률에 가장 큰 영향을 미치는 위험 인자입니다. 그러나 50세 미만의 암 환자가 빠르게 증가하고 있는 것으로 미루어 보아 환경과 생활 습관도 중요한 역할을 한다는 점을 알 수 있습니다.

과학계가 암 치료율을 개선하기 위해 끊임없이 노력하고 있는 오늘날, 암의 조기 발견과 진단이 효율적인 암 치료의 핵심 요소로 떠올랐습니다. 암의 조기 발견은 더 나은 수술 결과, 더 높은 방사선 및 표적 치료율, 그리고 생존률 향상으로 이어집니다. 따라서 연구원들은 암 세포의 존재 또는 암 세포의 특성에 대해 알 수 있는 생물학적 분자인 생체지표 관련 기술을 발전시키기 위해 적극적으로 연구에 매진하고 있습니다.

생체지표는 단백질, DNA 및 RNA, 대사 산물, 엑소좀을 비롯해 다양한 생물학적 분자 유형 및 구조를 포함합니다. 이러한 생물학적 경고 신호를 식별하여 암을 조기에 진단하고 치료 결과와 환자의 삻의 질을 개선할 수 있습니다.

CAS는 최근 CAS Content Collection^TM과 Excelra Biomarker Insights 데이터베이스를 기준으로 진행한 연구를 통해 생체지표에 대한 연구 트렌드와 발전 가능성이 높은 영역을 살펴보았습니다. 췌장암과 간암을 비롯해 대부분 치료가 굉장히 어렵고 환자의 생존율이 낮은 영역이었습니다.

이 연구는 생체지표 기술이 얼마나 발전했고, 어떠한 목표를 달성할 예정인지 보여 줍니다.

오늘날 암 진단 분야에서 생체지표의 역할

암 조기 발견을 위한 생체지표의 검출 및 개발 타임라인을 보면 그 과정이 굉장히 복잡하며 장기적입니다(그림 1 참조). 돌연변이나 암과 관련이 있는 다른 염색체 이상을 보여 주는 세포유리 DNA는 1948년에 처음 발견되었습니다. 이후 수십 년 동안 연구원들은 암 세포의 존재 여부를 알려 주는 "암 항원"을 찾아냈으며 이러한 항원들 중 다수는 현재도 검사를 위해 광범위하게 사용되고 있습니다. 암태아 항원(CEA), 알파태아단백질(AFP), 탄수화물 항원 19-9(CA 19-9)를 예로 들 수 있습니다.

일반 과학이 발전하면서 생체지표에 대한 이해도도 높아졌습니다. BRCA1과 BRCA2 같은 유전적 돌연변이를 주기적으로 검사하여 유전성 유방암 및 난소암의 위험도를 파악했습니다. 과학자들은 1990년대에 발견한 전립선 특이 항원처럼 암에 신호를 보내 진단에 도움이 되는 단백질을 계속해서 식별했습니다. 영상 촬영 기술도 생체지표 발견 역량을 개선하는 데 도움이 되었고 현재 MRI, 초음파, 양전자 단층촬영(PET) 스캔, 컴퓨터 단층촬영(CT) 스캔을 암 조기 발견을 위한 핵심 도구로 활용하고 있습니다.

시간이 지나면서 더 많은 생체지표를 발견할 뿐만 아니라 이러한 생체지표가 어떠한 의미를 가지는지 보다 잘 이해할 수 있게 되었습니다. 몇몇 생체지표는 암의 존재 여부를 진단하는 데 도움이 되는 반면, 다른 생체지표는 질병의 진행 방향이나 여러 약물 및 치료법에 대한 암의 반응 방식을 예측하는 데 도움이 됩니다. 생체지표의 활용 범위는 한층 더 확장되어 오늘날에는 다음과 같은 범주에서 생체지표를 평가하고 있습니다.

• 진단: 암의 존재 여부를 감지 및 식별합니다.
• 예후: 질병의 진행 방향과 재발률을 예측합니다.
• 예측: 특정 약물 또는 치료법에 대한 반응을 예측합니다.
• 반응: 하나의 물질을 기준으로 긍정적 또는 부정적 반응을 실증합니다.
• 모니터링: 질병의 상태를 평가합니다.
• 민감성/위험도: 질병 발생 가능성을 보여 줍니다.
• 안전성: 잠재적 유해 물질에 대한 노출이 미치는 영향을 측정합니다.
   

췌장암 및 간암 발견을 위한 생체지표

지난 20년 동안 암 조기 발견을 위한 생체지표 관련 간행물이 꾸준히 증가했습니다(그림 2 참조). 국소 단계의 암을 조기에 발견했을 때에만 성공적인 치료가 가능하다는 데 의료계가 동의하면서 CAS Content Collection의 생체지표 연구 자료 수가 크게 증가했습니다.

특히 늦은 진단으로 사망률이 높은 췌장암 및 간암에서 이러한 내용을 더 정확하게 확인할 수 있습니다. 이미 이러한 암을 진단하기 위해 CA 19-9(췌장암)와 AFP(간암) 등의 몇 가지 생체지표를 사용하고 있습니다. 유전적 선별검사와 영상 촬영 스캔도 널리 사용하지만 이러한 검사의 대다수는 환자가 증상을 보이기 시작한 후에 진행됩니다. 이 시점에서는 이미 암이 상당히 진행된 경우가 많고 종양 절제와 치료의 효과가 미미합니다.

CAS는 Excelra 파트너와 함께 이러한 질병에 대한 수천 개의 잠재적 생체지표를 포함하는 Biomarkers Insights 데이터베이스를 분석했습니다. 표 1에 보이는 것처럼 1,900개 이상의 생체지표가 췌장암과 관련이 있었고 간암 관련 생체지표는 약 6,000개에 달했습니다. 그중에서도 이러한 암을 조기에 발견해 치료를 성공적으로 진행하는 데 핵심적인 역할을 하는 진단 또는 위험도 분류 부분을 보면 췌장암 관련 잠재적 생체지표는 1,163개이고 간암 관련 잠재적 생체지표는 3,582개입니다.

표 1

이러한 수치는 밝은 전망을 보여 주며 추가 분석을 통해 이러한 생체지표의 잠재력에 대해 좀 더 자세히 알아볼 수 있습니다. 예를 들어 mRNA는 간암과 관련해 식별된 생체지표의 주요 유형에 해당합니다(그림 3 참조). 단백질은 췌장암과 관련해 가장 큰 비중을 차지하는 유형이지만 신체에서 굉장히 흔하게 접할 수 있는 구조이므로 더 많은 연구를 통해 특정 단백질을 식별해 내고 해당 단백질의 중요성을 파악해야 합니다.

여기서 가장 흥미로운 점은 이러한 생체지표 중 425개가 췌장암과 간암을 모두 나타낼 수 있다는 것입니다. 이러한 공유 지표를 사용하여 두 질병을 동시에 검사할 수 있다면 두 질병의 조기 진단율과 환자 치료 결과를 개선하는 데 있어 큰 발전을 이룰 수 있을 것입니다(그림 4 참조).

생체지표 연구 분야의 다음 목표

암 조기 진단 부문에서 생체지표를 유용하게 사용하려면 정확한 검사를 수행해야 합니다. 가장 전도유망한 생체지표는 최소침습 방식(혈액 검사, 소변 검사 또는 음주 측정기)으로 표본 추출이 가능한 생체지표입니다. 이러한 기준에 대해 Excelra Biomarkers Insights 데이터베이스를 평가했을 때 췌장암 또는 간암과 관련하여 비침습적 또는 최소침습적 검사 기법을 사용하는 1,992개의 고유한 생체지표를 찾을 수 있었습니다.

연구 단계를 넘어 실제 환자 치료에 이러한 생체지표를 활용하려면 무엇이 필요할까요? 첫 번째로 특정한 생체지표가 효율적인 진단 도구가 될 수 있도록 지속적인 연구를 진행해야 합니다. 암은 굉장히 불균일하여 생체지표가 긍정 오류를 보이거나 그 외에 부정확한 결과를 초래할 수 있습니다. 잠재적인 생체지표 후보들을 부지런하게 연구해야 과학계가 다양하게 활용할 수 있는 생체지표를 식별할 수 있습니다.

두 번째로 이러한 혁신 기술을 환자에게 제공하려면 FDA의 승인을 받은 검사가 필수적입니다. 검사 개발에 자본을 투자해야 하고 임상 시험 단계에서 꾸준한 노력을 기울여야 합니다. 현재 이러한 모든 작업이 진행 중이며 팬데믹으로 인한 침체기 후 췌장암 또는 간암 진단을 위한 시험이 다시 활발히 진행되고 있습니다. 또한 시간과 자원의 지속적인 투자, 그리고 복잡한 생체지표 데이터의 AI 기반 분석 같은 첨단 기술도 목표 달성에 영향을 미칠 것입니다.

수많은 장애물에도 불구하고, 생체지표 연구를 통해 암 조기 발견 및 진단 분야에서 환자의 미래를 더 밝게 만드는 새로운 기술이 실현될 수 있습니다. Excelera와 함께 작성한 CAS의 최신 Insights Report에서 생체지표 분야의 최신 연구 결과와 이러한 연구 결과가 암 진단율 개선에 미치는 영향에 대해자세히 알아보십시오.