안중호 교수 연구팀, 교모세포종 맞춤 치료 위한 세계 최초 뇌종양혈관장벽 칩 개발

- 환자유래 교모세포종 미세환경과 뇌혈관 장벽을 칩 위에서 구현

- 환자별 항암제 반응 차이 분석…정밀 치료 플랫폼으로 기대

▲ (왼쪽부터) 생명물리학과·메타바이오헬스학과 안중호 교수, KAIST 안송이 교수, 분당 차병원 임재준 교수, 차의과학대학교 강윤정 교수, KAIST 류민수 박사과정 학생, 이가은 박사과정 학생

생명물리학과·메타바이오헬스학과 안중호 교수 연구팀이 KAIST 안송이 교수 연구팀, 차병원 임재준 교수 연구팀, 차의과학대학교 강윤정 교수 연구팀과 함께 교모세포종 환자의 치료 효과를 미리 확인할 수 있는 인공 뇌종양 모델을 개발했다.

교모세포종은 대표적인 악성 뇌종양으로, 환자마다 종양의 특성이 다르고 정상 뇌조직으로 쉽게 퍼지는 특성 때문에 치료가 매우 어렵다. 특히 종양 주변에는 뇌를 보호하는 혈관 장벽이 일부 남아 있어 항암제가 종양까지 충분히 전달되지 못하는 경우가 많고, 환자마다 치료 효과도 크게 달라진다.

▲ 환자유래 교모세포종 세포 기반 뇌-뇌종양혈관장벽 온어칩(BBTB-on-a-chip) 구성도

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 환자에게서 얻은 교모세포종 세포와 뇌혈관 세포, 뇌를 보호하는 세포 등을 작은 칩 안에서 함께 배양해 실제 뇌종양 주변 환경과 유사한 모델을 구현했다. 특히 혈관세포와 뇌세포뿐 아니라 혈관 주변 세포와 면역세포까지 함께 배양해 실제 인체와 비슷한 환경을 보다 정밀하게 재현했다.

또한 연구팀은 같은 유전적 특징을 가진 환자의 세포를 사용했음에도, 환자마다 혈관 장벽의 특성과 항암제 반응이 다르게 나타난다는 사실을 확인했다. 표준 항암제인 테모졸로마이드와 베바시주맙에 대한 치료 반응도 환자마다 차이를 보여, 이번 플랫폼이 환자에게 가장 적합한 치료법을 찾는 데 활용될 수 있음을 제시했다.

▲ 환자유래 뇌종양혈관장벽 칩을 이용한 환자별 항암제 반응과 장벽기능 분석

안중호 교수는 "이번 연구는 환자의 종양 세포와 뇌종양 주변 환경을 칩 위에 구현해 환자마다 다른 약물 반응을 확인할 수 있다는 점에서 의미가 있다"며 "앞으로 교모세포종 환자에게 더 효과적인 맞춤형 치료 전략을 마련하는 데 활용할 수 있는 플랫폼으로 발전시켜 나가겠다"고 밝혔다.

이번 연구 결과는 세계적인 국제학술지 Small에 6월 27일 게재됐으며, 한국연구재단과 보건복지부의 연구지원사업을 통해 수행됐다.

※ 논문명: Human Blood-Brain Tumor Barrier on a Chip to Investigate Personalized Treatment for Glioblastoma Patients

※ 학술지: Small (IF: 11.8)

※ 논문 링크: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202506712