CAR T-세포 치료 반응과 독성 차이, 장내 미생물에 있었다

장내 미생물과 혈액 내 대사체 분석을 통해 CAR T-세포 치료 반응과 독성의 차이와 연관된 생물학적 특징을 확인한 연구 결과가 나왔다.

삼성서울병원 혈액종양내과 김석진·윤상은 교수팀과 강원대학교 강우림 교수팀은 CJ바이오사이언스와 공동으로 진행한 연구에서, 특정 장내 미생물 구성과 대사 경로가 CAR T-세포 치료 반응 및 부작용 발생 여부와 통계적으로 유의한 연관성을 보였다고 밝혔다.

연구팀은 삼성서울병원에서 CAR T-세포 치료를 받은 재발·불응성 미만성 거대 B세포 림프종 환자 47명을 대상으로 치료 전과 치료 1개월 후 대변과 혈청 샘플을 수집해 전장유전체 메타게놈 분석과 대사체 분석을 수행했다. 비교·분석을 위해 건강 대조군과 새로 진단받은 환자군도 함께 포함했다.

분석 결과, 치료 반응을 보인 환자군에서는 박테로이데스 프라질리스(Bacteroides fragilis)의 비율이 상대적으로 높게 나타났고, 치료 반응이 없었던 환자군에서는 페칼리박테리움 프라우스니치(Faecalibacterium prausnitzii)가 더 많이 관찰되는 등 장내 미생물 구성의 차이가 확인됐다. 연구팀은 박테로이데스 프라질리스와 이 균이 관여하는 이노신(inosine) 생합성 경로가 치료 반응과 연관성을 보였다고 설명했다.

부작용과의 연관성도 분석됐다. 치료 과정에서 중대한 부작용이 나타나지 않은 환자군에서는 아세테이트(acetate)와 부티레이트(butyrate) 등 단쇄지방산을 생성하는 장내 미생물이 상대적으로 많은 경향을 보였다. 반면 부작용이 있었던 환자군에서는 염증 반응과 연관된 대사 물질을 생성하는 미생물 비율이 높게 나타났다고 연구팀은 전했다.

연구진은 이러한 장내 미생물과 대사 경로 정보를 바탕으로 치료 반응 및 독성과의 연관성을 평가하는 분석 모델을 구축했으며, 내부 분석에서 AUC 0.88 수준의 분류 성능을 보였다고 밝혔다. 다만 이번 연구는 소규모 환자군을 대상으로 한 분석인 만큼, 연구팀은 실제 임상 적용을 위해서는 추가적인 대규모 및 전향적 검증이 필요하다고 덧붙였다.

윤상은 교수는 이번 연구가 장내 마이크로바이옴 분석이 CAR T-세포 치료 반응과 독성을 이해하는 데 참고가 될 수 있는 데이터를 제시했다는 점에서 의미가 있으며, 향후 관련 기전 연구와 추가 검증 연구를 위한 기초 자료로 활용될 수 있다고 밝혔다.

이번 연구 결과는 미국혈액학회 공식 학술지인 Blood Advances 최근호에 게재됐다.