종양 속 ‘면역 전초기지’ 지도 완성…AI로 생존율 예측

종양 내부에 형성되는 '면역 전초기지'의 종합 지도가 최초로 완성돼 암 환자의 생존율과 치료 반응을 예측할 새로운 길이 열렸다.

지난달 28일(현지시간) 미국 텍사스대 MD앤더슨 암센터 왕링화 교수 연구팀은 국제학술지 '사이언스(Science)'에 이 같은 내용의 연구 논문을 게재했다고 중국 바이오 전문매체 바이오온이 보도했다. 연구팀은 12개 암종의 암 환자 샘플 3000개 이상을 공간 전사체 분석과 인공지능(AI)으로 분석했다.

연구의 핵심은 종양미세환경 내에 형성되는 '3차 림프구조(Tertiary Lymphoid Structures, TLS)'다. TLS는 암 발생 후 유도되는 면역세포 집합체로, 그 존재가 긍정적 신호로 여겨졌지만 기능은 명확히 밝혀지지 않았다.

연구팀은 TLS가 단순히 있고 없는 것의 문제가 아니라, 성숙도에 따라 기능이 달라진다는 사실을 규명했다. TLS는 '초기', '1차 여포 유사', '2차 여포 유사'의 3단계로 성숙하며, 성숙도가 높을수록 항암 면역 기능이 강력했다.

특히 TLS의 종양 내 위치가 기능과 밀접하게 연관됐다. 종양 깊숙이 자리 잡은 TLS일수록 주변 암세포에 미치는 영향이 컸다. TLS에 가까운 암세포는 면역 관련 경로가 활성화된 반면, 멀리 떨어진 암세포는 증식과 침습 등 악성 특징이 두드러졌다.

이를 바탕으로 연구팀은 일반적인 조직 염색(H&E) 슬라이드만으로 TLS의 성숙도와 공간 분포를 자동으로 식별하는 AI 프레임워크를 개발했다. 이 AI는 TLS의 유무뿐 아니라 성숙도와 위치를 종합적으로 평가해 점수를 매긴다.

여러 독립적인 환자군에서 검증한 결과, 이 TLS 종합 점수는 기존 방식보다 환자 생존 기간과 면역항암제 반응을 예측하는 데 월등히 우수한 성능을 보였다. 점수가 높은 환자일수록 예후가 좋았다.

이번 연구는 TLS가 정적인 표지자가 아닌, 동적이고 강력한 면역 허브임을 입증했다. 연구팀은 향후 종양 내 TLS 형성을 유도하거나 성숙도를 높이는 치료 전략이 암 면역 치료 효과를 높이는 새로운 방향이 될 수 있을 것으로 전망했다.