암세포가 깨지면서 생기는 미량의 DNA 조각을 말초혈액 속에서 찾아내 암을 진단하는 기술인 액체생검(liquid biopsy). 최근 이 액체생검 기술이 차세대염기서열분석법(NGS)과 접목돼 암의 진단뿐만 아니라 항암제 처방 등 치료 방법을 결정하거나 치료 후 환자의 예후와 내성 여부 추적 관찰 등 그 쓰임새를 확장하고 있다. 이에 삼성서울병원 혈액종양내과 박세훈 교수, 국립암센터 혈액종양내과 안병철 교수, 서울아산병원 종양내과 김선영 교수, 세브란스병원 혈액종양내과 이지윤 교수 등 국내 암 전문가 4인에게 액체생검 기반 NGS의 역할과 향후 전망에 대해 들었다.

 비소세포폐암 진단 환경에 개선 불러온 액체생검 NGS

삼성서울병원 혈액종양내과 박세훈 교수는 액체생검 기반 NGS의 역할이 가장 큰 암종으로 비소세포폐암을 꼽았다.

박세훈 교수는 "2014년 이후 현재까지 폐암에서 등장한 표적 치료제는 기하급수적으로 증가하고 있다"며 "ALK, EGFR뿐만 아니라 최근에는 KRAS, MET, RET 등 새로운 표적 치료제가 계속 등장하고 있으며, 이러한 변화는 폐암을 담당하는 의료진이 더욱 효과적인 치료 환경 구축을 고민하게 만들었다"고 말했다.

박 교수에 따르면, 최근 NCCN 가이드라인에서는 비소세포폐암으로 진단된 경우 EGFR, ALK, KRAS, ROS1, BRAF, NTRK1/2/3 등 다양한 유전자 변이 여부를 확인하라고 추천하고 있다.

이미 각 유전자만 봤을 때도 다양한 종류의 바이오마커를 검사해야 하는데, 실제로는 EGFR Exon 20 삽입 변이 등과 같이 특정 유전자 내에서도 하위에 다양한 돌연변이가 존재해, 결국 모든 돌연변이 유전자를 확인하기 위해서는 종합적으로 확인이 가능한 검사를 진행해야 하는 것이다.

박 교수는 "바이오마커를 확인하기 위해 전통적으로 사용해온 방법은 조직을 채취해 이를 기반으로 분석하는 '조직생검'인데, 여기에는 몇 가지 한계점이 존재한다"고 말했다.

이어 "먼저 앞서 언급한 모든 유전자를 확인코자 하면 60장 이상의 슬라이드가 필요하기 때문에 상당한 양의 조직이 필요하다"며 "뿐만 아니라 채취한 조직 샘플의 품질이 나쁜 경우 검사 결과가 정확하지 않을 수 있으며, 치료를 진행하는 중간에 새로운 약제가 승인이 될 경우 추가적인 검사를 해야 하기 때문에 나중에는 검사에 사용할 수 있는 조직이 남아있지 않는 문제가 발생하게 된다"고 덧붙였다.

특히 박 교수는 국내 임상 현장에서의 조직생검 기반 진단의 한계를 지적했다.

현재 병원에서는 앞서 언급한 모든 유전자를 다 검사할 수 없기 때문에 급여가 가능하고, 발생빈도가 높은 순서대로 PCR 검사를 진행하고 있는데, 여기서 표적 유전자 변이가 발견되면 다행이지만 만일 그렇지 않다면 남은 조직을 어떻게 활용할 것인지에 대한 고민을 할 수 밖에 없다는 것이다.

박 교수는 "조직이 충분히 남아있는 경우라면 이를 사용한 NGS를 해볼 수 있지만, 그렇지 않는 경우라면 액체생검을 활용하는 등 방법을 고민하게 된다"고 설명했다.

박 교수에 따르면, 폐암에서 액체생검을 하는 경우 크게 두 가지로 경우로 나눠 진행하는 것이 권고된다. 첫 번째는 병리학적 진단이 가능한 조직이 있는 경우 먼저 이를 활용한 진단을 진행하되 부적합한 결과가 나올 시 액체생검을 진행하는 것, 두 번째는 조직 샘플의 상태가 좋지 않은 경우 조직검사와 함께 액체생검을 동시에 시행해 상호보완적으로 진행하는 방법이다.

박 교수는 "가이드라인 상 액체생검을 먼저 권고하는 상황도 존재한다"며 "조직이 없어서 검사 진행이 어려운 경우 먼저 혈장을 활용한 액체생검을 진행하고, 이 또한 부적절한 결과가 나올 시 조직생검을 진행하는 것을 권고하고 있다"고 설명했다.

지금까지 언급된 권고사항이 치료 이전 단계에서 바이오마커를 확인하는 방법이라면, 박 교수는 치료 이후 진행되는 바이오마커 진단에서의 액체생검 역할도 강조했다.

박 교수는 "폐암은 표적치료가 지속되는 암종인 만큼 치료 이후에도 상황에 맞춰 바이오마커 진단을 진행하는 경우도 많다"며 "첫 번째 치료가 종료되면 그 다음 치료가 시작되기 전에 환자에게 어떤 변이가 발생했는지 반복적으로 확인을 하고, 이에 따라 환자에게 알맞은 표적치료제를 선택해야 하기 때문"이라고 설명했다.

이어 "이때 또한 조직생검이 가능한 경우라면 조직을 분석하지만 환자의 상태가 좋지 않거나, 다른 여러가지 이유로 조직생검이 어려운 경우 액체생검을 통해 결과를 확인해야 한다. 때문에 표적치료제 처방 이후 획득내성을 확인할 때 혈장을 활용한 액체생검을 우선하는 것이 권고되고 있다"고 덧붙였다.

특히 박 교수는 액체생검과 조직생검이 상호보완적 역할을 할 수 있음을 강조했다.

실제로 삼성서울병원에서 총 421개 폐암 환자 샘플을 수집해 표준 가이드라인인 조직생검 기반 NGS와 대표적인 액체생검 진단 키트인 가던트360 진단 결과를 비교했는데, 가던트360이 조직검사가 잡아내지 못한 환자를 추가적으로 더 발견해냈다.

박 교수는 "해당 연구에서 조직생검이든 액체생검이든 둘 중 한 곳에서라도 양성이 나온 환자들만 따로 모은 후, 이들을 대상으로 표준 가이드라인인 조직검사를 진행했을 때 과연 실제 몇 명의 환자에서 유전자가 확인되는지 봤는데 약 88%의 환자에게서 유전자 변이를 확인할 수 있었다"며 "이는 골든 스탠다드라고 할 수 있는 조직검사를 진행한다 해도, 약 12%의 환자는 놓칠 수 있다는 의미"라고 설명했다.

박 교수는 "폐암은 매우 다양한 표적치료제가 등장했고, 바이오마커에 대한 연구도 계속 진행되고 있기 때문에 결국 가능한 한 유전자를 모두 진단하는 것이 중요해진 상황"이라며 "때문에 조직검사에 대한 한계점과 이를 극복할 방법으로 임상 현장에서 고려하고 있는 것이 바로 액체생검이며, 현재 가이드라인에서도 각 환자의 상황이나 환경에 맞춰서 액체생검과 조직검사를 알맞게 사용할 것으로 권고하고 있는 만큼, 액체생검은 이제 환자들에게 실질적인 도움을 줄 수 있는 검사로 자리매김하고 있다"고 했다.

 NGS, 조직검사와 상호보완…임상적 유효성 입증

국립암센터 혈액종양내과 안병철 교수는 국내 비소세포폐암 환자를 대상으로 한 가던트360 연구 결과를 통해 국내 폐암 치료 현장에서의 액체생검 기반 NGS의 활용 영역과 조직검사와 비교한 임상적 가치에 대해 설명했다.

안병철 교수는 "액체생검은 2015년부터 조금씩 알려졌고, 2020년 미국 식품의약국(FDA)에서 가던트360을 허가하면서 현재는 매우 활발하게 사용되고 있는 검사법"이라며 "우린 국내 비소세포폐암 환자를 대상으로 가던트360을 활용해 환자에게 알맞은 표적치료제를 처방할 수 있었는지, 실질적으로 가던트360의 사용이 임상 현장에서 실현 가능한지 등을 확인하고자 분석을 진행했다"고 말했다.

해당 연구는 3A~4기에 해당하는 비소세포폐암 편평상피세포암 환자 405명을 대상으로 조직검사 또는 가던트360 (또는 동시 진행) 검사를 진행한 후 그 결과를 비교 분석했다.

환자들은 치료 과정이나 단계에 따라 총 3개 그룹으로 나눴는데 ▲A 그룹은 초치료 환자 ▲B 그룹은 1차 치료에서 항암화학요법이나 면역항암제 치료를 받고 질병이 진행된 환자 ▲C 그룹은 1차 치료에서 TKI 처방을 받고 질병이 진행된 환자가 포함됐다.

안 교수는 "특히 연구에서는 조직을 활용한 NGS를 진행했던 환자 64명의 결과와 가던트360을 통해 확인한 결과를 비교했는데, 결론적으로는 두 진단 방법이 상호보완적이었다"며 "일례로 조직생검 기반 NGS에서 확인된 변이가 가던트360에서는 나오지 않았거나, 반대로 조직검사에서는 확인이 어렵던 변이 유전자가 가던트360에서 확인된 비율이 어느 정도는 일정하게 측정돼, 어떤 특정한 검사가 완벽하게 모든 부분을 채울 수 없다는 것이 확인된 것"이라고 설명했다.

이어 "전체적인 연구 결과 국내에서는 B 그룹 환자들에게서 조직검사를 진행하는 비율이 낮고 오히려 가던트360과 같은 액체생검 기반 검사를 많이 하는 경향을 알 수 있었다"며 "또한 UMD(Unknown Mitosis Drive mutation, 해당 변이가 종양을 일으키는(oncogenic) 분자인지 여부가 확실하지 않은 변이) 비율이 높은 경우 가던트360을 많이 사용한다는 점을 확인할 수 있었다. 즉 국내에서는 조직검사에서 정확한 정보를 확인할 수 없거나 기존 검사법으로 변이가 나오지 않았을 경우에 가던트360과 같은 액체생검 기반 검사를 사용하는 추세"라고 강조했다.

안 교수는 "그 외 가던트360 검사의 PPV, 민감도, 특이도 역시 일정하게 높은 비율로 결과가 나와, 리얼월드에서도 액체생검 기반 검사가 상당히 잘 맞는다(concordant)는 점을 확인할 수 있었다"고 덧붙였다.

안 교수는 이번 연구에 참여한 환자 중 가던트360 검사를 통해 실제 치료 옵션을 바꾸게 된 사례도 소개했다. 한 환자의 경우 조직검사(코바스)에서 EGFR 변이가 없는 것으로 나왔는데, 가던트360을 통해 흔하지 않은 T725M 변이가 발견됐다는 것이다. 이에 해당 결과를 기반으로 이 환자에게 '엘로티닙'을 처방했더니 9~10개월 정도 질병이 조절되면서 암 세포 크기가 작아지는 등 좋은 치료 결과를 보였다고 전했다.

안 교수는 "이처럼 조직검사에서는 발견하지 못했지만 가던트360을 통해 실제 효과적인 치료법을 찾은 환자가 13명이나 있었고, 이는 매우 중요한 의미를 가진다"며 "결론적으로는 조직검사를 진행하지 못하거나, 혹은 조직검사에서 변이가 확인되지 않는 환자에서는 액체생검 기반 NGS를 활용하는 것이 확실히 도움이 된다"고 강조했다.

 액체생검, 대장암 치료에서도 정밀의료 실현 불러

서울아산병원 종양내과 김선영 교수는 대장암 치료에서 액체생검으로 인한 정밀의료 혜택에 대해 설명했다.

김선영 교수는 "대장암의 경우 주로 수술 후 보조요법으로 항암화학요법을 진행하는데, 사실 2~3기 환자들에서는 수술 후 보조요법의 혜택이 뚜렷하게 나타나지 않는다"라며 "5년 무병생존율(Disease-Free Survival)을 보면 2기 환자의 경우 수술만 했을 때 80%, 수술 후 보조요법을 하면 83~84%로 나타난다"고 말했다.

통계적으로 유의미한 수치이긴 하나 3~4%의 아주 작은 차이이기 때문에, 대장암을 보는 전문의들 사이엔 2기 환자에서 수술 후 항암화학요법을 해야 하는가에 대한 고민을 할 수밖에 없다는 것.

대장암 치료에서 많이 사용되는 세포독성 항암제인 '옥살리플라틴'의 경우, 대표적인 이상반응으로 손발이 저리고 찌릿한 증상을 보이는 말초신경병증이 환자의 90% 이상에서 나타나고, 일부 환자에서는 4년이 지나도 지속돼 생존기간이 긴 대장암 환자에게 문제가 발생해 고민이 깊을 수밖에 없다고도 했다.

김 교수는 "3기 환자에서도 같은 생존율 통계값을 확인했을 때 수술만 한 경우 50%, 수술 후 한 가지로 항암 치료를 한 경우 60%, 이 두 가지로 항암치료를 한 경우 70%로 나타났다"며 "각 치료군별 차이가 존재하지만, 수술만으로도 50%의 환자가 5년 이상 질병 진행없이 생존이 가능하기 때문에, 이러한 환자들을 어떻게 선별해서 치료를 진행할 것인가에 대한 고민이 있고, 이것이 바로 대장암에서 생각하는 '정밀의학'의 영역"이라고 강조했다.

즉, 수술만으로도 충분히 생존기간을 유지할 수 있는 환자를 선별하고, 수술 이후 3~6개월간 항암화학요법을 통해 생존기간을 유지할 수 있는 환자들을 찾아 적절한 치료를 진행하고, 마지막으로는 이렇게 치료를 해도 결국 재발 가능성이 있는 20~35%의 환자들을 찾아, 좀 더 집중적이고 장기적인 치료 전략을 수립하는 것이 대장암의 중요한 치료 목표라는 것.

김 교수는 "최근에는 대장암에서 MRD 진단과 관련해 ctDNA를 이용할 수 있지 않을라는 전망이 계속 나오고 있다"며 "MRD 진단은 조직을 활용한 방법(Tissue informed assay)과, 혈액을 이용한 방법(uninformed assay)으로 나눌 수 있는데 혈액을 이용한 진단법의 강점은 결과를 빠른 시간 안에 받을 수 있다는 것"이라고 말했다.

조직을 활용하는 경우 검사 결과를 받기까지 평균 4~6주가 걸리는 반면, 액체를 활용한 검사는 7~10일 안에 결과가 나온다는 것이다.

김 교수는 "치료 여부를 결정하려면 보통 수술 후 1~2달 이내에 보조요법이 시작되야 하는데, 이보다 늦게 치료를 시작하며 아무래도 치료 효과가 다소 떨어지는 것으로 알려져 있다"며 "때문에 액체생검를 활용한다면 일정 관리가 충분히 가능하다는 점이 장점"이라고 강조했다.

또 대장암 환자에서 재발 위험을 평가하는데 혈액 내 ctDNA를 활용한 분석 결과가 조직기반 검사보다 훨씬 더 강력한 지표를 제공한다고 설명했다.

김 교수는 "재발 없는 생존기간(Recurrence-free survival)에 대한 위험비(HR)를 비교해보면, 조직을 통해 검사하는 경우 보통 2~3 정도가 나오는 반면, ctDNA를 활용하면 13 정도 나온다"라며 "즉, 재발 위험에 대한 수치 결과값이 ctDNA 검사에서 10배 가량 높다고 할 수 있기 때문에, 해당 수치들이 상당히 강력한 지표가 되고 있다"고 말했다.

이어 "작년 가던트 리빌을 활용해 대장암 환자에서 MRD를 식별했던 연구을 보면, 랜드마크 분석에서 ctDNA를 검출한 15명의 환자 모두 재발한 것으로 나타났다"며 "일반적으로 임상에서 많이 쓰는 CEA와 비교해보면, 가던트 리빌을 통해 확인한 위험비가 11.2인 반면, CEA는 1.84로 확인됐다"고 덧붙였다.

김 교수는 "최근에는 ctDNA clearance에 대한 논의도 많이 이뤄지고 있다"며 "처음 검사했을 때 ctDNA에서 양성이 나왔어도 항암치료를 통해 음성으로 바뀌게 되면, 좋은 예후를 기대할 수 있다는 내용"이라고 설명했다.

김 교수에 따르면, 실제 수술 후 보조요법을 통해 양성에서 음성로 바뀌는 비율이 16~60%정도로 확인되고 있으며, 음성로 바뀐 환자들의 생존기간은 처음부터 음성으로 확인된 환자들과 거의 유사한 것으로 나타났다. 수술 후 ctDNA를 통해 확인된 결과가, 항암치료를 결정하는 중요한 지표가 될 수 있다는 것이다.

김 교수는 "즉, ctDNA 결과에 따라 치료를 더욱 강화하거나 강도를 낮추거나, 혹은 음성 환자에서는 치료를 진행하지 않고 지켜보거나, 수술 후 보조요법까지 진행한 이후에 환자 상태를 계속 추적관찰해서 향후 치료 방향을 결정하는 등 다양한 디자인을 구상할 수 있다"고 덧붙였다.

 액체생검의 미래, 어떤 방향으로 나아갈까?

세브란스병원 혈액종양내과 이지윤 교수는 비소세포폐암을 중심으로 한 액체생검 기반 NGS의 활용 전망을 소개했다.

이지윤 교수는 "사실 비소세포폐암 치료에서 조직검사는 표준 진단법이기 때문에 누구나에서든 검사를 위한 조직샘플을 얻어야 하지만, 기본적으로 폐는 다른 기관에 비해 조직 검사가 훨씬 어렵다"며 "바늘로 폐를 찔러야 하는데 위치가 난해해 바늘이 들어갈 수 없는 경우도 있고, 침습적 방법을 했을 때 출혈이나 기흉 등 합병증이 생길 가능성도 있다"고 말했다.

이어 "때문에 혈액을 뽑아서 검사하는 액체생검은 최소 침습적 시술을 통해 진단을 할 수 있다는 점에서 상당한 장점이 있으며, 최근에는 정확도도 높아지는 만큼 향후 더 발전 가능성이 있는 영역"이라고 강조했다.

이 교수는 액체생검 기반 NGS를 활용해 새롭게 연구되고 있는 치료 영역에 대해서도 소개했다.

이 교수는 "NGS를 진행하면 필수적으로 확인이 필요한 9가지 돌연변이 이외에도 다양한 변이에 대한 정보도 확인할 수 있다"며 "다른 변이를 확인하는게 중요한 이유는 역시 생존기간과 관련이 있기 때문"이라고 말했다.

예컨대, EGFR 돌연변이만 있는 환자 대비 EGFR 변이 외에 추가적인 다른 돌연변이를 보유한 환자들의 무진행생존기간이나 전체생존기간이 훨씬 더 짧다는 것이다. 때문에 의료진들은 단순히 'EGFR 변이가 있으니 EGFR 표적 치료제를 사용하기 보다 NGS를 통해 얻은 정보를 활용해 좀 더 추가적인 치료를 진행한다면 환자의 생존기간을 더 연장할 수 있지 않을까'라는 고민을 하게 된 것.

이 교수는 "일례로 EGFR과 TP53 변이를 모두 보인 환자를 대상으로 1차 치료에 '타그리소' 단독요법과 '타그리소 + 세포독성항암제' 병용요법을 비교해보는 임상시험을 현재 진행 중"이라고 덧붙였다.

더불어 액체생검이 현재 치료중인 환자에서 치료제의 반응을 더 예측하는데 활용될 수 있다고 말했다.

이 교수는 "치료 중인 환자의 혈액을 분석했을 때 혈액 속에 암 유전자 돌연변이가 확인되는 환자보다 그렇지 않은 환자에서 실제 생존 여명이 훨씬 더 길다"며 "이러한 환자들은 추후 영상학적으로 봤을 때도 암 크기가 줄어드는 폭이 훨씬 더 크게 나타난다"고 말했다.

이어 "통상적으로 우리가 항암 치료를 시작하고 2~3달 뒤에 CT를 통해 치료제에 대한 반응을 파악하는데, 혈액을 이용한다면 이보다 빠른 2~3주차에 검사를 진행해, 여전히 혈액 속에 암 돌연변이가 검출되는 환자들에서 추가적인 선제 조치를 해 볼 수도 있는 것"이라고 덧붙였다.

타그리소의 PACE-LUNG 연구가 이같이 설계돼 있다. EGFR 변이 환자의 1차 치료에서 타그리소를 처방하고 3주 후에 ctDNA를 진행해, 혈액 내 암 돌연변이가 남아있는 환자들에서는 타그리소와 세포독성항암제를 병용해 치료를 지속하는 것이다.

이 교수는 "해당 임상시험은 단순히 2~3개월 후에 타그리소가 어떤 효과를 보일 것인가를 확인할 뿐만 아니라 궁극적으로 향후 여명이 짧을 것으로 예측되는 환자들에게서 세포독성항암제를 함께 병용했을 때 실제로 환자의 생존여명을 더욱 연장할 수 있을 것인가에 대한 의료진들의 고민을 어느 정도 해소시켜 줄 것"이라고 기대감을 내비쳤다.

또 "꼭 변이가 동반된 환자뿐만 아니라 변이가 없어서 면역항암요법을 진행 중인 환자에서도 ctDNA를 통해 치료 반응을 예측해볼 수 있다"고 덧붙였다.

이 교수는 대장암과 마찬가지로 폐암에서도 수술이 가능한 조기 단계에서 환자들의 치료 방향을 결정하는데 ctDNA의 활용이 더욱 확대될 것으로 전망했다.

이 교수는 "폐암에서도 수술 1개월 후 혈액생검 결과를 랜드마크로 삼고, 이후 3~6개월 간격으로 계속 혈액생검을 통해 상태를 확인해보면, 확실히 혈액 내에서 변이가 확인되는 환자들에서 실제 생존기간이 나쁘게 확인된다"라며 "실제로 약 87% 환자들이 CT를 통한 영상학적 재발 확인에 앞서 MRD가 확인됐으며, 이 경우 3개월 정도 더 빠르게 발견할 수 있다는 게 확인됐다"고 말했다.

때문에 MRD가 음성이면 계속 지켜보고, 만일 MRD가 양성인 경우 '영상학적으로 이미 질병이 진행된 환자'와 '아직은 MRD만 확인돼 재발이라고 진단하기 어려운 환자'로 나누어 추가적인 접근을 할 수 있다는 것이다.

이 교수는 "후자에 해당하는 환자 그룹에서는 혈액 생검을 통해 재발 위험이 더 높은 환자들을 찾고, 이를 위해 추가적으로 할 수 있는 치료를 시행해 궁극적으로 환자들의 생존율을 연장할 수 있는 방법을 찾아야 할 것"이라고 강조했다.

이 교수는 "이처럼 폐암에서 더 많은 유전자를 반복해서 진단하는 것이 중요해진 만큼, 침습적 시술을 최소화하고 결과를 확인하기까지 시간을 단축할 수 있는 액체생검의 역할은 더욱 확대될 것"이라며 "게다가 ctDNA나 MRD를 활용은 환자들에게 좀 더 개별화된 정밀의료를 제공할 수 있게 해줄 것"이라고 전했다.

출처 : https://www.docdocdoc.co.kr/news/articleView.html?idxno=3001247[청년의사=김윤미 기자]