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마이크로바이옴으로 비흡연 폐암 진단 가능성을 보이다

- 구강 및 장내미생물을 활용한 비흡연 폐암 진단 길 열려 -

□ 국내 연구진이 구강 및 장내미생물 정보를 활용하여 비흡연 폐선암을 진단할 가능성을 제시하였다.

• ○한국식품연구원(원장 백형희, 이하 ‘식품연’) 남영도 선임연구원(맞춤형식이연구단) 연구팀은 국립암센터(원장 서홍관) 한지연 최고연구원 (폐암센터) 연구팀과 함께 비흡연 폐선암 환자의 임상 정보와 인체 마이크로바이옴 빅데이터를 활용하여 비흡연 폐선암 진단 모델을 개발하였다.

□ (폐암의 개요) 폐암은 폐의 기관, 기관지, 허파꽈리를 이루는 상피세포의 변이로 인해 발생한 악성 종양을 지칭하며, 일반 상피세포에서 발생하는 비소세포폐암(Non-small cell lung cancer)과 신경내분비세포에서 기원하는 소세포폐암(small cell lung cancer)으로 나뉜다. 폐선암은 비소세포폐암의 60% 이상을 차지하는 가장 흔한 암종이고, 특히 비흡연자에서 많이 발생한다.

• ○현재 폐암의 조기진단을 위하여 저선량CT가 사용되고 있으나 이는 30년 이상의 고도의 흡연자의 경우에서만 적용되고, 원인이 불분명한 비흡연자의 경우는 폐암의 조기진단법이 존재하지 않는다.

• ○현재 전 세계 폐암 발생은 연간 약 220만 명이며, 2020년 한 해에만 180만 명이 폐암으로 사망한 것으로 보고되었다. 폐암의 주요 원인은 흡연으로 알려졌으나 20% 이상의 폐암 환자는 비흡연자이며, 아시아의 경우 60~80%의 여성 폐암 환자는 평생 흡연의 경험이 없는 것으로 보고되고 있다.

• ○라돈, 공해, 이차 흡연, 감염 등도 폐암의 원인으로 알려져 있으나 아직 비흡연자의 폐암 발병 원인에 대해 명확한 규명은 하지 못하고 있다. 최근에는 마이크로바이옴의 변화가 폐암 발생의 또 다른 요인으로 제시되고 있으며 폐암 환자에게서의 구강 미생물 변화에 대한 보고가 꾸준히 증가해 오고 있다.

□ (인체마이크로바이옴 개요) 마이크로바이옴(microbiome)은 미생물군집(microbiota)과 유전체(genome)의 합성어로, 특정 환경에 존재하는 세균, 바이러스 및 곰팡이 등 모든 미생물의 유전체를 통칭한다.

• ○인체 마이크로바이옴은 생체와의 상호작용을 통해 영양분 흡수, 대사작용, 면역체계, 신경계 및 약물 반응 등에 관여하며 인체 건강 항상성에 많은 영향을 미치는 것으로 알려졌다.

□ (연구 개요) 한국식품연구원은 국립암센터와 함께 비흡연 폐선암 환자 91명과 비흡연 비질환자 91명의 임상정보 및 생체 마이크로바이옴 정보를 분석하고 이를 기반으로 폐암을 예측하는 폐암 진단 기계학습 모델을 만들었으며, 이를 600여 명의 비질환자와 40여 명의 폐암환자에 적용하여 모델의 정확도를 검증하였다.

• ○검증 결과, 인체 마이크로바이옴 중 장내미생물을 이용한 폐암 진단 검정력(AUC, Area Under the Curve, 1에 가까울수록 진단율이 높음)은 0.76이었으며, 구강미생물을 이용한 검정력은 0.95로 나타나 인체 마이크로바이옴 정보를 이용한 모델이 폐암환자와 비질환자를 정확히 구분할 수 있는 것으로 나타났다.

• ○폐암환자의 생존율 향상을 위해서는 조기 진단이 중요하나, 비흡연 폐암의 경우 아직까지 효과적인 조기진단법이 존재하지 않는다. 본 연구는 진행성 비흡연 폐선암환자를 대상으로 한 연구로 향후 초기 폐암환자를 대상으로 하는 추가 연구가 필요하지만, 폐암환자와 비질환인의 생체 마이크로바이옴 차이를 제시하였다는 점과 이를 이용하여 비흡연 폐암을 진단할 가능성을 보였다는 점에서 연구의 의의가 있다.

• ○이번 연구는 국제 학술지 Clinical and Translational Medicine (IF: 11. 492)에 “Diagnostic and prognostic potential of the oral and gut microbiome for lung adenocarcinoma (공동 제1저자 임미영& 홍승표, 공동 교신저자 한지연&남영도)”라는 제목으로 게재되었다.

□ 이에, 식품연 황진택 식품기능연구본부장은 식품연에서 진행하고 있는 한국인 장내미생물 정보구축사업이 본래 목적인 한국인 맞춤형 식이 연구 분야 뿐만 아니라 폐암 등의 질환 진단에 활용됨으로써 장내미생물-생체정보 빅데이터 활용의 확장 가능성을 보였다는 점에 의의가 있다고 말했다.

그림자료

그림 1. 폐암환자와 비질환자의 구강미생물 비교

그림 2. 구강미생물 정보를 이용한 폐암 예측