Liquid Biopsy (LBx)
혈액 기반 액상생검(Liquid Biopsy)을 활용하여 질환의 분자적 특성을 분석하고, 이를 기반으로 정밀진단(precision diagnostics) 및 동반진단(companion diagnostics, CDx) 기술을 개발 중이다.
기존 조직 기반 진단은 특정 시점의 종양 특성을 반영한다는 한계가 있으며, 종양 이질성(tumor heterogeneity)이나 질병의 시간적 변화를 충분히 반영하기 어려운 반면 액상생검은 혈액 내 다양한 생체 지표를 분석하여 질병의 분자적 변화를 비침습적으로 반복 추적할 수 있어 차세대 진단 접근법으로 주목받고 있다.
따라서, 순환종양세포(Circulating Tumor Cells, CTC), 혈장 바이오마커(plasma biomarkers), 혈소판, 엑소좀(extracellular vesicles), 면역세포 등 다양한 액상생검 요소를 통합적으로 분석하여 질환의 분자적 특성을 규명하고, 이를 정밀의료 및 동반진단 개발로 확장하는 liquid biopsy 기반 연구를 수행하고 있다.
1. 목표
액상 생검 기술을 기반으로 질병의 분자적 특성을 규명하고
• 질병의 조기 진단
• 치료 반응 예측
• 환자 맞춤형 치료 전략 수립
을 가능하게 하는 정밀 분자진단 플랫폼 구축을 목표로 혈액 기반 비침습적 진단 기술을 통해 정밀의료 시대의 새로운 진단 패러다임을 제시하는 것이 목표이다.
2. 현재 실험실에서 수행중인 연구 플랫폼
하나의 혈액 검체로부터 다양한 분자 정보를 동시에 확보하고 분석함으로써 질병의 분자적 변화와 면역 환경을 통합적으로 이해하고자 하는 목표 아래 다양한 액상생검 요소를 분리하고 분석하는 통합 liquid biopsy 플랫폼을 구축하고 있다.
2-1) Circulating Tumor Cell Molecular Profiling
순환종양세포(CTC)는 종양의 분자적 특성과 종양 이질성을 반영할 수 있는 중요한 액상생검 바이오마커로 GenoCTC 플랫폼을 활용하여 혈액에서 고순도의 CTC를 분리하고, 단일 세포 수준에서 종양의 분자적 특성을 분석하고 있다.
특히
• RNAscope 기반 in situ RNA 분석
• Cyclic Immunofluorescence (CyCIF) 기반 다중 단백질 분석
을 통해 CTC의 유전자 및 단백질 발현 패턴을 정밀하게 분석하고, 종양 이질성과 분자적 특 성을 규명하는 일을 하고 있다.
2-2) CTC-derived Organoid Platform
CTC는 매우 희귀한 세포이기 때문에 기능적 분석에 한계가 있어 이를 극복하기 위해 CTC-derived organoid CDO 모델을 구축하고 있다.
CTC를 3차원 배양하여 오가노이드를확립하고 이를 기반으로
• 항암제 약물 반응 평가
• 항암제내성 기전 연구
• 종양 표현형 가소성 분석
을 수행하고 있다.
이 연구는 CTC 분리 오가노이드 제작 약물 스크리닝으로 이어지는 환자 맞춤형 치료 플랫폼 구축을 목표로 하고 있다.
2-3) Platelet Immune Profiling
혈소판은 종양 미세환경과 면역 반응 조절에 중요한 역할을 하는 세포로 혈소판의 면역 관련 표지자를 분석하여 면역 치료 반응과 관련된 새로운 액상생검 바이오마커를 탐색 중이다. Flow cytometry 를 활용하여
• 혈소판의 activation marker
• 면역관문 관련 분자
• 면역 상호작용 및 공동자극 (co-stimulation) 관련 표지자
를 분석하고 이러한 특성이 면역세포 활성 및 종양 면역 반응과 어떤 연관성을 가지는지 평가한다.
2-4) Plasma Biomarkers for Neurodegenerative Diseases
혈액 기반 바이오마커를 활용하여 신경퇴행성 질환의 조기 진단 및 위험도 평가를 위한 연구를 진행중이다.
특히 알츠하이머병(Alzheimerʼs disease)
의 병리적 변화를 반영하는 혈장 바이오마커를 분석하고 혈장 엑소좀 (plasma extracellular vesicles) 에 포함된 단백질 및 핵산 정보를 활용하여 신경퇴행성 질환의 분자적 특징을 보다 정밀하게 분석하는 연구를 수행하고 있다.
2-5) Circulating Fetal Cell-based Prenatal Diagnostics
임신부 혈액내 순환 태아 세포 (Circulating Fetal Cells, CFC) 를 활용하여 차세대 비침습적 산전 진단 기술을 개발하는연구를 수행하고 있다. 기존 cfDNA기반 검사에서 발생하는 모체 DNA 혼입 문제를 극복하기 위해 태아 세포를 선택적으로 분리하고 단일세포 유전체 분석을 수행하고 있다. 이를 통해
• microfluidics 기반 세포 분리 기술
• 항체 기반 세포 선별 전략
• 단일세포 유전체 분석
을 활용한 차세대 비침습적 산전 진단 플랫폼 개발을 목표로 하고 있다.
3. 임상 연구
혈액 기반 분자 지표를 환자의 임상 정보와 통합 분석하여 질병의 재발, 치료 반응, 예후와의 연관성을 규명하고자 다양한 임상 코호트 연구를 통해 액상생검 기반 바이오마커의 임상적 유용성을 평가하고 있다.
3-1) HER2-Positive Locally Advanced Breast Cancer pCR Study
선행 항암 화학 요법 (neoadjuvant chemotherapy) 을 시행 받는 HER2 양성 국소 진행형 유방암 환자를 대상으로 치료전 · 치료 중 혈액에서 CTCs를 측정하고 CTC 혈중 수치와 병리학적 완전 관해 (pathologic complete response, pCR)간의 상관 관계를 분석하는 전향적 예비 연구를 수행 중이다.
본 연구에서는 CTC 수치 및 표현형 정보를 임상 데이터와 통합하여 pCR 예측 가능성을 평가하고 , 향후 치료 반응 모니터링 및 바이오마커 활용 가능성을 검증하는 것을 목표로 하고 있다.
3-2) Ongoing and Planned Liquid Biopsy Studies
다양한 암종에서 액상 생검 기반 바이오마커의 임상적 유용성을 평가하는 임상 연구를 수행하고 있으며 다음과 같은 연구를 확장 중이다.
• 치료 반응 예측 biomarker 연구
• 치료 독성 및 임상 악화 예측 biomarker
• 종양 이질성 및 치료 저항성 분석
특히 향후 연구에서는 하나의 혈액 검체로부터 다양한 액상 생검 요소를 동시에 분석하는 integrated liquid biopsy approach 를 통해 암 환자의 치료 과정에서 나타나는 분자적 변화를 장기적으로 추적하는 연구를 진행할 예정이다.