1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

간세포 암종 (hepatocellular carcinoma, HCC)은 세계에서 5번째로 가장 많이 진단되는 암이자 주요 암 사망 원인 3위를 차지할 정도로 예후가 좋지 못한 암입니다. 간외 전이(M1 또는 N1)가 있는 또는 간문맥 침범을 동반한 국소 진행성 간암의 경우 국소 치료가 불가능하기 때문에 일반적으로 티로신 키나아제 억제제(TKI) 및 면역관문억제제(ICI)와 같은 전신 치료제로 치료합니다. 소라페닙과 렌바티닙은 다양한 수용체 티로신 키나아제(RTK)를 억제하여 간암의 진행을 억제하는 TKI로써 진행성 간암에 대한 1차 전신 치료제로서 사용되고 있습니다. 그러나 진행성 간암 환자의 대다수가 TKI에 대한 선천적 또는 후천적 내성을 나타내어 소라페닙 또는 렌바티닙에 객관적인 반응을 보이는 환자는 10~30%에 불과하기 때문에 TKI 내성을 극복하기 위한 새로운 치료 전략이 필요합니다. 또한 TKI에 대한 반응이 매우 다양하기 때문에 치료 반응을 예측하는 바이오마커도 필요합니다.

종양 세포 증식, 침습성 및 전이 가능성을 자극하는 것으로 알려져 있는 암 관련 섬유아세포(CAF)는 종양 간질의 대부분을 차지하며, 종양 미세 환경(TME) 내에서 주요 간질 세포 유형을 구성합니다. 또한, CAF는 간암을 포함한 다양한 종양에서 화학 저항성을 유도하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 보고되고 있으나, 간암에서 CAF 매개 TKI 저항성의 메커니즘은 완전히 밝혀지지 않았습니다.

본 연구에서는 간암에서 CAF 유도 TKI 저항성의 메커니즘을 조사하여 이 저항성을 극복하기 위한 새로운 치료 방향을 제시하는 것을 목표로 하였으며, 진행성 간암 환자에서 TKI 치료 시작 전에 치료 반응 및 예후 예측을 위한 유망한 순환 바이오마커를 식별하고자 하였습니다. 간암 세포에 CAF 유래 조건 배지를 처리하였을 때 소라페닙 및 렌바티닙에 의한 세포 성장 및 증식 억제, 세포 사멸 증가와 같은 종양 억제능이 감소를 확인함으로 CAF에 의한 TKI 저항성 유도와 관련된 후보유전자를 도출하기 위해, CAF에서 특이적으로 과발현되어 있는 유전자 중, 분비 단백을 통해 CAF가 TKI 저항성을 유도하는 점을 감안하여 9개의 분비 단백질 코딩 유전자를 선정하고, 소라페닙 반응 여부에 따른 간암환자 유전체 분석을 통해 최종적으로 SPP1 유전자를 선정하여 기능적 연구를 진행하였습니다.

오스테오폰틴(Osteopontin)으로도 알려진 SPP1은 인테그린 결합 당단백질로 간암을 비롯한 다양한 암에서 과발현되며 불량한 예후와 관련이 있는 것으로 알려져 있습니다. 저희는 CAF 유래 SPP1이 인테그린과 결합하여 RAF/ERK/STAT3 및 PI3K/AKT/mTOR 경로의 활성화시킴으로써 TKI 저항을 유도하는 것을 밝혀내고 또한, CAF 유래 SPP1은 암세포의 전이와 침습에 중요한 역할을 하는 Epithelial-mesenchymal transition (EMT)를 촉진하며 반대로, SPP1 억제제는 CAF 유래 SPP1에 의한 소라페닙 또는 렌바티닙에 대한 CAF 유도 내성 및 EMT를 억제하는 것을 확인하였습니다. 이를 통해 진행성 간세포 암종의 약물 내성, 전이 및 침습에 CAF 유래 SPP1이 중요한 역할을 하며, SPP1 차단제와 소라페닙 또는 렌바티닙의 조합은 SPP1 매개 EMT 및 SPP1-인테그린-PKCα 우회 신호 경로의 억제를 통해 간암에서 TKI 내성을 극복하기 위한 유망한 치료 전략이라는 것을 밝혀냈습니다.
더불어, 소라페닙 또는 렌바티닙을 투여 받은 진행성 간암 환자의 예후 바이오마커로서 SPP1 수준과 소라페닙 및 렌바티닙 치료 반응의 연관성을 확인한 결과, 높은 혈장 SPP1 수준은 TKI를 투여받은 간세포 암종 환자에서 불량한 PFS 및 불량한 OS를 예측하는 독립적인 위험 인자인 것을 확인하였습니다.

요약하자면, 간암세포 주변의 CAF는 SPP1을 분비하고, 분비된 SPP1은 간암 세포의 세포막에 존재하는 인테그린 복합체 (인테그린 αVβ5, α5β1 및 αVβ1)의 세포외 도메인에 결합하여 세포질 도메인에서 PKCα를 인산화시키며, 인산화된 PKCα는 EMT와 관련된 분자의 발현을 상향 조절하고, RAF/ERK/STAT3 및 PI3K/AKT/mTOR 경로를 활성화하여 TKI 저항을 유도함으로써 세포 성장, 증식, 세포 이동 및 침습을 증가시키고 세포 사멸을 억제하였습니다. SPP1-BP 또는 SPP1-APT와 같은 SPP1 억제제가 소라페닙 또는 렌바티닙에 대한 CAF 유도 내성을 억제하는 것을 확인함으로써 CAF 유래 SPP1이 HCC에서 TKI 내성을 극복하기 위한 새로운 치료 표적임을 시사합니다.

본 연구를 진행함에 있어 가장 오랜 리비전 기간을 거쳤던 것 같습니다. 논문을 하나하나 완성하기 위해 많은 전문가 분들의 도움을 받았습니다. 다시 한번 논문에 도움을 주신 분들께 깊은 감사 인사 올립니다.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.

우리 연구실은 아주대학교 의과대학 소화기내과학교실 간센터 연구실 (https://ajougastrolab.wixsite.com/labhome)로 복지부 연구중심병원, 과기부 중견연구, 우수신진연구, 재도약연구 등을 수주하여 다양한 간질환에 대한 중개의학 및 정밀의학을 지향하고 있습니다. 환자의 다양한 시료 수집부터 후보물질 발굴을 위한 오믹스데이터 분석, 기능규명을 위한 세포생물학실험, 전임상 단계의 동물모델구축, 그리고 최종적으로 임상적 의의를 찾아내는 체계화된 연구를 진행함으로써 ‘Bench-to-Bedside’ 실현을 위해 매진하고 있습니다. 최근 액체생검을 통한 바이오마커 발굴을 통해 기술이전을 성공한 바 있으며, 현재 신규 간암 발생기전을 규명하고 간질환 및 간암 환자의 진단과 예후를 개선하기 위해 부단히 노력하고 있습니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

꽤 긴 시간동안 연구활동을 이어온 것 같습니다. 그 동안 많은 주제의 논문들을 접하고 게재하기도 하면서 다양한 우여곡절을 겪었는데 그 때마다 느끼는 점은 팀웍의 중요성입니다. 저희 연구실은 팀웍이 단단한 연구실로 많은 자부심을 가지고 있습니다. 정신적 지주이자 든든한 버팀목이신 정재연교수님, 언제나 한발 더 앞서 좋은 아이디어를 주시는 김순선교수님, 뜨거운 연구열정으로 더 발전된 결과를 만들어주시는 조효정교수님, 곧 새로운 연구로 함께하실 한지은교수님까지 너무나 훌륭하시고 존경스러운 교수님들께서 연구실을 지원해주고 계십니다. 팀원으로는 꼼꼼하고 정확하게 실험 및 리뷰로 항상 믿을 수 있는 데이터를 확보해주시는 백금옥선생님, 어려운 동물모델도 척척 잘 해결해주시는 윤문경선생님, 그리고 누구보다 깊은 연구 열정을 가지고 최선을 다하는 공동 1저자 박사과정 안혜리학생, 꾸준히 성장하고 있는 석사과정 원지향학생, 그리고 들어온지 얼마되지 않았지만 늘 하루하루 최선을 다하고 있는 강민지, 김수진, 최지이 학생, 연구실의 모든 행정을 담당하시는 서선아선생님까지 누구도 없어서는 안될 소중한 우리 연구팀의 인재들이며 다양한 주제의 연구들을 활발하게 진행할 수 있게 하는 원동력이라고 말할 수 있습니다.

연구실 내부팀 뿐만 아니라 외부 공동연구를 같이 하고 계시는 여러 전문가님들의 탄탄한 협조 또한 저희 연구실만의 자부심이라고 할 수 있는데요. 본 연구에서도 공동1저자로 훌륭한 활약을 해주신 가톨릭대학교 윤정환박사님, 항상 번쩍이는 아이디어를 내어 주시는 고신대학교 김형석박사님, 그리고 적극적으로 도움 주시는 가톨릭대학교 남석우교수님 및 김상연, 양희두 박사님, 언제나 양질의 인체자원 및 임상정보를 제공해주시는 아주대병원 인체자원은행 선생님들, 10년 넘게 큰 도움을 주고 계시는 강태욱대표님, 박원이사님, 김경아이사님 등 늘 어려운 연구에 대한 도전 및 해결점을 함께 찾아내고 그에 대해 하나하나 결실을 맺을 때 큰 보람을 느낄 수 있었던 것 같습니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

대학원 진학을 희망하는 많은 학생들을 만나보고 경험하면서 느낀 점은 연구에 대한 갈망이나 열정이 전혀 없는 채로 지원하여 금방 도태되거나, 아직 시작하지도 않은 것에 대한 두려움으로 힘들어하고 고민하다 결국엔 포기하게 되는 부분들이 가장 안타까웠습니다. 연구라는 분야가 한번에 결과를 얻을 수 있기도 힘들 뿐더러 오랜 시간 노력하여도 좋은 결과를 기대하기 힘들 때도 있는 것은 사실입니다. 하지만 닥친 어려움을 해결하지 않고 아무 것도 하지 않는다면 반복되는 문제점만 커질 뿐, 앞으로 나아가는 일은 일어나지 않습니다. 무작정 혼자만의 생각으로 결정하기 보다는 주위 사람들과 마음을 터놓고 문제점을 해결해 나가도록 스스로 적극적으로 노력하고 자신감을 가지고 연구를 하다 보면 본인도 모르는 사이 성장해 있는 자신을 발견하게 될 것이라 생각합니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

본 연구가 마무리되는데 상당한 시간이 소요되어 다른 프로젝트들이 조금 더디게 진행되고 있었는데 하나하나 또 마무리하려고 하고 있습니다. 현재는 간절제술을 시행한 환자에서 재발이 일어나게 되는 요인과 재발을 예측할 수 있는 모델 구현, 그리고 타겟 신규 간암 기전을 밝히는 연구와 간질환 관련 특정 액체생검을 활용한 바이오마커 개발 및 마이크로바이옴 연구 또한 진행하고 있습니다. 다양한 주제의 연구들이 활발히 연구실에서 진행되고 있으니 관심있는 학생들께서는 문을 두드려 주시면 좋을 것 같습니다

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

요즘 브릭을 보면 재미있는 연재글이 참 많습니다. 특히 저와 같은 여성과학자의 경우 관련 연재글을 읽으면 많이 공감되는데요. 연구에 매진하면서 찾아오는 시행착오, 매너리즘과 함께 또 한 가정의 아내 및 엄마에 대한 다양한 일들을 마주하면 금방 지치기도 하고 예민해지기도 하는 것 같습니다. 그럴 때마다 힘이 되어 주는 것은 [동료, 친구, 이웃, 가족]인 것 같습니다. 언제나 격려와 응원의 말을 아끼지 않는 우리 두 은영님들, 늘 마음을 함께 해주는 용주, 호정이, 혜진, 자영 그리고 배울 점 많은 좋은 나의 서박은이최윤이이 이웃님들, 항상 긍정적인 영향을 주셔서 너무나 감사드립니다.

마지막으로 헌신적으로 기도해주시는 두 어머님들, 항상 든든한 버팀목이 되어주는 남편과 부족한 엄마를 오히려 따뜻한 마음으로 감싸 안아주는 나의 사랑 우리 은수, 은빈이에게 너무나 사랑하고, 고맙다는 말을 전하고 싶습니다