암은 전 세계적으로 주요 사망 원인 중 하나이며, 국제암연구소(IARC)는 2040년 암 발병 건수가 2020년 대비 47% 증가한 2,800만 건 이상에 이를 것으로 추정합니다. 이러한 증가의 일부는 기대 수명 연장에 기인하는데, 나이는 암의 가장 중요한 위험 요인이기 때문입니다. 그러나 50세 미만 환자에게서 암 진단이 우려스러울 정도로 증가하는 것은 환경 및 생활 습관 요인 또한 중요한 역할을 한다는 점을 시사합니다.
과학계가 암 치료 개선을 위해 노력함에 따라, 효과적인 암 관리를 위한 핵심 요소로 조기 발견과 진단의 중요성이 부각되고 있습니다. 조기 발견은 수술, 방사선 치료, 표적 치료의 더 나은 치료 결과 및 높은 생존율과 관련이 있습니다. 따라서 연구자들은 암세포의 존재나 특정 특성을 나타낼 수 있는 생체 분자인 바이오마커 분야에서 혁신을 이루기 위해 활발히 연구하고 있습니다.
바이오마커에는 단백질, DNA 및 RNA, 대사산물, 엑소좀 등 다양한 유형과 구조의 생체 분자가 포함됩니다. 이러한 생물학적 경고 신호를 식별함으로써 암을 더 일찍 진단하여 치료 결과와 환자의 삶의 질을 향상할 수 있습니다.
CAS Content CollectionTM 및 Excelra 바이오마커 인사이트 데이터베이스에 대한 최신 연구를 통해, 치료가 가장 어렵고 예후가 좋지 않은 췌장암과 간암을 포함한 바이오마커 연구의 트렌드와 유망 분야를 확인했습니다.
이 연구는 바이오마커 발견이 얼마나 진전되었으며, 앞으로 얼마나 중요한 과제가 남아있는지를 보여줍니다:
암 진단에서 바이오마커의 현재 역할
암 조기 발견을 위한 바이오마커의 발견 및 개발 과정은 복잡하고 지속적인 과정을 거쳐왔습니다(그림 1 참조). 암을 나타내는 돌연변이나 기타 염색체 이상을 보여줄 수 있는 세포 유리 DNA(Cell-free DNA)는 1948년에 처음 관찰되었습니다. 이후 수십 년 동안 연구자들은 암세포의 존재를 나타내는 "암 항원"을 찾아냈으며, 이 중 다수는 오늘날에도 여전히 흔히 검사되고 있습니다. 대표적인 예로는 암태아성 항원(CEA), 알파태아단백(AFP), 탄수화물 항원 19-9(CA 19-9) 등이 있습니다.
유전학이 발전함에 따라 바이오마커에 대한 이해도 깊어졌습니다. BRCA1 및 BRCA2와 같은 유전자 돌연변이는 유전성 유방암 및 난소암 위험을 파악하기 위해 정기적으로 검사됩니다. 과학자들은 1990년대에 발견된 전립선 특이 항원(PSA)처럼 암을 알리고 진단을 돕는 단백질을 지속적으로 식별해 왔습니다. 영상 기술 또한 바이오마커 발견 능력을 향상시켰으며, 현재 MRI, 초음파, 양전자 방출 단층 촬영(PET), 컴퓨터 단층 촬영(CT) 등을 암 조기 발견을 위한 핵심 도구로 사용하고 있습니다.
우리는 더 많은 바이오마커를 발견했을 뿐만 아니라 그 의미에 대해서도 더 잘 이해하게 되었습니다. 일부 바이오마커는 암의 존재 여부를 진단하는 데 도움을 주며, 다른 바이오마커는 질병의 경과나 다양한 약물 및 치료법에 대한 잠재적 반응을 예측하는 데 도움을 줍니다. 바이오마커의 활용 범위는 이보다 훨씬 넓으며, 오늘날 우리는 다음과 같은 모든 범주에서 바이오마커를 평가합니다:
- 진단적: 암의 존재를 감지하고 식별합니다.
- 예후적: 질병의 예상 경과와 재발률을 예측합니다.
- 예측적: 특정 약물이나 치료에 대한 반응을 예측합니다.
- 반응적: 약물에 대한 긍정적 또는 부정적 반응을 나타냅니다.
- 모니터링: 질병의 상태를 평가합니다.
- 감수성/위험도: 질병 발병 가능성을 나타냅니다.
- 안전성: 잠재적으로 유해한 물질에 노출되었을 때의 영향을 측정합니다.
췌장암 및 간암 발견을 위한 바이오마커
지난 20년간 암 조기 발견을 위한 바이오마커 관련 논문은 꾸준히 증가했습니다(그림 2 참조). 의료계는 성공적인 암 치료가 질병의 초기 국소 단계에서만 가능하다는 점에 동의하고 있으며, 이는 CAS Content Collection에서 확인되는 바이오마커 연구 자료의 높은 성장률을 설명해 줍니다.
췌장암과 간암만큼 이를 잘 보여주는 질병은 드뭅니다. 두 암 모두 늦은 진단으로 인해 사망률이 높습니다. 췌장암의 CA 19-9나 간암의 AFP와 같이 이미 알려진 일부 바이오마커가 진단에 사용되고 있습니다. 유전자 검사와 영상 촬영도 흔히 사용되지만, 안타깝게도 이러한 검사 대부분은 환자가 증상을 보인 후에야 시행됩니다. 그 시점에는 이미 질병이 상당히 진행된 경우가 많아 종양 절제나 치료가 큰 효과를 거두기 어렵습니다.
당사는 파트너사인 Excelra와 협력하여 해당 질병에 대한 수천 개의 잠재적 바이오마커를 포함하는 Biomarkers Insights 데이터베이스를 분석했습니다. 표 1에서 볼 수 있듯이 췌장암의 경우 1,900개 이상, 간암의 경우 6,000개에 가까운 바이오마커가 확인되었습니다. 성공적인 치료를 위해 조기 발견이 가능한 핵심 지표인 진단 또는 위험 분류와 관련하여, 췌장암은 1,163개, 간암은 3,582개의 잠재적 바이오마커가 존재합니다.
표 1
이러한 수치는 고무적이며, 추가 분석을 통해 바이오마커의 잠재력을 더 깊이 이해할 수 있습니다. 예를 들어, 간암의 경우 mRNA가 가장 주요한 바이오마커 유형으로 확인되었습니다(그림 3 참조). 췌장암에서는 단백질이 가장 큰 비중을 차지하지만, 단백질은 체내에 흔히 존재하는 구조이므로 정확한 단백질의 종류와 그 의미를 파악하기 위한 추가 연구가 필요합니다.
가장 고무적인 사실은 이 바이오마커 중 425개가 췌장암과 간암 모두를 나타낼 수 있다는 점입니다. 이러한 공통 지표를 활용하여 두 질병을 동시에 검사할 수 있게 된다면, 두 암종의 조기 진단 및 환자 예후 개선에 있어 획기적인 진전이 될 것입니다(그림 4 참조).
바이오마커 연구의 향후 과제
바이오마커가 조기 암 진단에 유용하게 쓰이려면 신뢰할 수 있는 검사법이 뒷받침되어야 합니다. 즉, 혈액 검사, 소변 검사, 호흡 검사 등 최소 침습적인 방식으로 샘플을 채취할 수 있는 바이오마커가 가장 유망합니다. Excelra Biomarkers Insights 데이터베이스를 이 기준으로 평가한 결과, 비침습적 또는 최소 침습적 검사 기술을 사용하는 췌장암 및 간암 관련 고유 바이오마커 1,992개를 발견했습니다.
이러한 발견을 연구 단계를 넘어 실제 환자 진료에 적용하려면 무엇이 필요할까요? 우선, 특정 바이오마커가 효과적인 진단 도구가 될 수 있도록 지속적인 연구가 필요합니다. 암은 이질성이 매우 강해 바이오마커가 위양성이나 기타 부정확한 결과를 초래할 수 있습니다. 과학계가 광범위하게 활용 가능한 바이오마커를 식별해 내는 길은 오직 잠재적 후보 물질에 대한 꾸준한 연구뿐입니다.
둘째로, 이러한 혁신을 환자에게 제공하기 위해서는 FDA 승인 검사가 필수적입니다. 검사 개발을 위한 자본 투자와 임상 시험에 대한 지속적인 노력이 중요합니다. 현재 이러한 노력은 활발히 진행 중이며, 팬데믹 이후 감소했던 췌장암 및 간암 진단 관련 임상 시험도 다시 증가하는 추세입니다. 시간과 자원에 대한 지속적인 투자와 AI 기반의 복합 바이오마커 데이터 분석과 같은 첨단 기술이 결합된다면 큰 성과를 거둘 수 있을 것입니다.
많은 난관에도 불구하고 바이오마커 연구는 암 조기 발견 및 진단 분야에서 새로운 가능성을 열어주어 환자들에게 더 밝은 미래를 제시할 것입니다. Excelera와 협력하여 제작한 최신 Insight Report에서 바이오마커 연구의 최신 동향과 암 진단 개선에 미치는 영향에 대해 자세히 알아보십시오.
