초민감 액체 생검 기술로 표준 방법보다 조기에 암을 발견할 수 있습니다.

와일 코넬 의대, 뉴욕-프레스비테리언 의대, 뉴욕 게놈 센터(NYGC), 메모리얼 슬론 케터링(MSK)의 과학자들이 주도한 연구에 따르면, 혈액 내 종양 DNA를 검출하는 AI 기반 방법이 암 재발 예측에 있어 전례 없는 민감도를 보였습니다. 이 새로운 기술은 재발을 매우 조기에 감지하고 치료에 대한 종양 반응을 면밀히 모니터링함으로써 암 치료를 개선할 잠재력을 가지고 있습니다.

6월 14일 네이처 메디신(Nature Medicine) 저널에 발표된 연구에서 연구진은 인공지능 플랫폼의 일종인 머신러닝 모델을 학습시켜 환자 혈액 검사에서 얻은 DNA 시퀀싱 데이터를 기반으로 매우 높은 민감도와 정확도로 순환 종양 DNA(ctDNA)를 검출할 수 있음을 보여주었습니다. 연구진은 폐암, 흑색종, 유방암, 대장암, 그리고 전암성 대장 용종 환자를 대상으로 이 기술을 성공적으로 시연했습니다.

"우리는 신호 대 잡음비를 크게 개선하여 표준 임상 방법보다 몇 달 또는 몇 년 앞서 암 재발을 감지할 수 있었습니다."라고 Weill Cornell 의과대학 혈액학 및 의학 종양학과 교수이자 뉴욕 게놈 센터의 핵심 구성원인 연구 공동 저자인 댄 랜다우 박사가 말했습니다.

이 연구의 공동 저자이자 제1 저자는 란다우 연구실의 박사후 연구원이자 MSK의 유방 종양 전문의인 아담 위드먼 박사였습니다. 다른 제1 저자로는 뉴욕대(NYGC)의 미니타 샤, 오르후스 대학교의 아만다 프라이덴달 박사, 그리고 뉴욕대와 웨일 코넬 의대의 다니엘 할모스가 있습니다.

액체 생검 기술은 그 잠재력을 실현하는 데 오랜 시간이 걸렸습니다. 대부분의 기존 접근법은 혈액에서 검출하기에는 너무 희귀하여 신뢰할 수 없는, 비교적 소수의 암 관련 돌연변이를 표적으로 삼기 때문에 암 재발을 과소평가하는 경향이 있습니다.

몇 년 전, 랜다우 박사와 그의 동료들은 혈액 샘플에서 DNA의 전장 유전체 시퀀싱을 기반으로 한 대체 접근법을 개발했습니다. 그들은 이 접근법이 훨씬 더 많은 "신호"를 수집하여 종양 DNA를 더욱 민감하고 효율적으로 검출할 수 있음을 보여주었습니다. 그 이후로 이 접근법은 액체 생검 개발자들 사이에서 점점 더 많이 채택되고 있습니다.

새로운 연구에서 연구진은 한 걸음 더 나아가 고급 머신 러닝 전략(ChatGPT와 같은 인기 있는 AI 앱에서 사용하는 전략과 유사)을 사용하여 시퀀싱 데이터에서 미묘한 패턴을 감지하고, 특히 암을 나타내는 패턴과 시퀀싱 오류 및 기타 "노이즈"를 나타내는 패턴을 구별했습니다.

한 실험에서 연구진은 MRD-EDGE라고 명명한 시스템을 훈련시켜 15명의 대장암 환자에서 환자 특이적 종양 돌연변이를 인식하도록 했습니다. 수술과 항암 화학요법 후, 시스템은 혈액 데이터를 기반으로 그중 9명에게 암이 남아 있을 것으로 예측했습니다. 이 중 5명은 몇 달 후 민감도가 낮은 방법을 통해 재발이 검출되었습니다. 하지만 위음성은 없었습니다. MRD-EDGE에서 종양 DNA가 없는 것으로 판정된 환자 중 연구 기간 동안 재발한 환자는 없었습니다.

MRD-EDGE는 초기 폐암 환자와 삼중 음성 유방암 환자를 대상으로 한 연구에서 유사한 민감도를 보였으며, 재발을 한 건을 제외하고 모두 조기에 감지하고 치료 중에 종양 상태를 추적했습니다.

연구진은 MRD-EDGE가 대장암이 발생하는 전암성 대장 선종(폴립)에서 돌연변이 DNA를 감지할 수도 있음을 보여주었습니다.

"이러한 용종이 검출 가능한 ctDNA를 방출할 수 있는지는 확실하지 않았으므로, 이는 전암성 변화를 검출하는 미래의 전략을 제시할 수 있는 중요한 진전입니다."라고 Weill Cornell School of Medicine의 Sandra and Edward Meyer Cancer Center 소속이자 New York-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center의 혈액종양학자이기도 한 Landau 박사가 말했습니다.

마지막으로 연구진은 환자의 종양 시퀀싱 데이터에 대한 사전 교육이 없더라도 MRD-EDGE가 표준 X선 영상으로 감지하기 몇 주 전에 흑색종과 폐암 환자의 면역 요법에 대한 반응을 감지할 수 있음을 보여주었습니다.

랜다우 박사는 "전반적으로 MRD-EDGE는 큰 요구에 부응하고 있으며, 우리는 그 잠재력에 기대를 걸고 있으며 이를 환자에게 제공하기 위해 업계 파트너들과 협력하고 있습니다."라고 말했습니다.