단일세포 분석으로 폐암의 분자적 정체성 규명

[이데일리 이순용 의학전문기자] 칠곡경북대학교병원 이신엽 교수와 포항공과대학교 김종경 교수 공동 연구팀(1저자 이주성 박사, 정지윤 교수, 홍미정 박사)이 폐선암의 조직학적 아형을 단일세포 및 공간 전사체 수준에서 정밀 분석, 폐선암 ‘고등급 아형’의 공격성과 종양 미세환경을 설명하는 새로운 분자 기전을 규명했다.

폐선암은 폐암 중 가장 흔한 유형으로, 현미경적 형태에 따른 여러 아형이 혼합되어 나타난다. 특히 ‘고형(solid)’과 ‘미세유두(micropapillary)’ 아형은 수술 후 높은 재발율 및 낮은 생존율과 연관되어 고등급 아형으로 분류되지만, 구체적인 분자 기전은 아직 밝혀지지 않았다.

연구팀은 폐암 수술 조직에서 추출한 11만 7천여 개의 세포를 개별 단일세포 수준에서 정밀 분석하는 대규모 연구를 수행했다. 그 결과, 고형 아형 폐선암에서는 면역 억제성 종양 미세환경이 형성돼 암을 공격하는 핵심 면역세포인 세포독성 T세포의 기능이 현저히 저하되어 있음을 확인했다.

특히, 암세포–대식세포 간 상호작용을 통한 대식세포의 콜레스테롤 유출 작용의 활성화와 종양 미세환경 내 콜레스테롤 축적이 확인되었으며, 이는 세포독성 T세포의 탈진(exhaustion)을 가속화하여 폐선암의 공격성을 증가시키고 환자의 불리한 임상 예후와 연관된다.

또한, 고형 아형이 20% 미만으로 적게 포함된 폐선암 종양에서도 암세포의 유전적·전사적 이질성이 급격히 증가함을 규명하여 이러한 환자에서 불량한 임상경과를 유도하는 주요 기전으로 제시했다. 이는 폐선암의 정밀한 병리 진단과 수술 후 보조 치료 전략 수정의 필요성을 뒷받침하는 중요한 과학적 근거가 된다.

더불어 연구팀은 암세포가 공격적 상태로 변하는 가소성(plasticity)을 조절하는 핵심 유전자로 HMGA1을 지목했다. HMGA1은 종양 조직뿐 아니라 혈액에서도 유의하게 증가하는 것으로 확인되어 향후 비침습적 예후 지표로서의 가능성도 제시했다.

이신엽 교수는 “이번 연구는 폐선암 조직 아형의 생물학적 본질을 단일세포 수준에서 규명했다는 점에서 의미가 크다”며, “향후 HMGA1 표적 치료와 콜레스테롤 대사 조절을 통한 면역 항암 전략 개발 등 정밀의료 기반 맞춤 치료로 이어지길 기대한다”고 말했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘Experimental Hematology & Oncology’ 1월호에 게재됐다.

한편, 이 연구는 한국연구재단의 중견연구 지원사업과 선도연구센터 지원사업, 바이오 의료기술 개발사업 등의 지원을 받아 이뤄졌다.