뇌 및 척수종양 연구의 최신 동향

국립암연구소가 지원하는 연구원들은 뇌나 척수에서 발생하는 종양을 치료하는 방법에 대한 우리의 이해를 향상시키기 위해 일하고 있다. 이러한 종양은 양성(암이 아님)이거나 악성(암)일 수 있다. 그러나 신경계의 조직은 매우 중요하고 매우 취약해서 심지어 일부 양성 종양도 긴급한 치료가 필요할 수 있다.

뇌나 척수에서 시작되는 종양은 미국에서 매년 진단되는 모든 암의 2% 미만을 차지한다. 그리고 130가지가 넘는 종류가 있다. 이러한 다양성과 일부 유형의 희귀성은 새로운 치료법을 개발하는 데 특유의 어려움에 부딪히게 한다.

종종 뇌에서 발견된 종양은 신체의 다른 곳에서 시작되어 뇌로 전이된다. 이것들은 전이성 뇌종양이라고 불린다. 이 글에서 강조된 연구는 전이성 뇌종양이 아닌 원발성 뇌종양(뇌 조직에서 시작되는 종양)을 다룬다. 그것은 또한 척추에서 시작되는 종양인 원발성 척수종양에 대한 연구를 포함한다.

이 글에 게재된 최신 연구에는 임상적 진보가 포함되어 있으며, 이는 곧 최근 연구에서 개선된 치료 및 연구 결과로 이어질 수 있다.

1. 뇌척수종양의 진단

많은 종류의 뇌종양과 척수종양은 현미경으로 세포를 검사할 때 비슷하게 보인다. 훈련된 병리학자가 조직 샘플을 검사해도 뇌나 척수 종양이 있는 사람의 최대 10%가 처음에는 잘못된 진단을 받는 경우가 흔하다. 세포 수준에서 비슷하게 보이는 종양은 매우 다른 치료가 필요할 수 있기 때문에 잠재적으로 치료결과에 영향을 미칠 수 있다.

NCI가 지원하는 연구원들은 뇌와 척수 종양의 진단을 개선하는 방법을 연구하고 있다.

• 액체 생검이라고 불리는 혈액 검사는 성인 환자들에게서 여러 가지 다른 종류의 뇌종양을 구별할 수 있었다. 이 검사는 혈류로 유출된 종양 DNA의 화학적 변화를 확인한다. 연구자들은 이러한 검사가 단순히 진단의 정확성을 향상시킬 뿐만 아니라 언젠가 생체검사 샘플을 얻기 위한 침습적 수술 없이도 뇌종양을 진단하는 데 사용될 수 있기를 바란다.

• 다른 종류의 액체 생검 검사는 희귀한 유형의 뇌종양을 가진 어린이들의 특유한 유전적 변화를 감지할 수 있다. 이러한 검사는 결국 새로운 표적 치료법에 대한 연구를 위해 환자를 선택하는 데 도움이 될 수 있다.

• 또 다른 연구는 수모세포종이라는 뇌종양에서 유출된 DNA의 게놈 변화를 감지하는 혈액검사가 치료 후에도 여전히 암의 증거를 가지고 있는 어린이들을 식별할 수 있다는 것을 밝혀냈다. 그러한 어린이들은 재발의 위험이 높으며 더 적극적인 치료의 혜택을 미리 받을 수 있다.

• 과학자들은 또한 수술 중 뇌종양의 진단의 신속을 기하기 위해 영상 분석을 위한 인공지능, 즉 AI의 사용을 시험하고 있다.

뇌·척수종양 진단을 받고 2차 의견(second opinion)을 구하고 있다면 NCI-CONNECT 프로그램은 무료 상담과 함께 자택에서 진료를 받을 수 있는 암 진료 팀을 위한 조언도 제공한다. 이 프로그램은 또한 희귀한 성인 뇌와 척수 종양의 치료와 삶의 질 향상, 증상 조절, 부작용 관리에 초점을 맞춘 임상 연구와 실험을 운영한다.

2. 성인 뇌척수 종양의 새로운 치료법

뇌종양과 척수종양의 주요 치료는 수술과 방사선 치료이다. 중추신경계의 일부 종양의 경우 화학요법도 사용된다.

이러한 치료는 뇌와 척수의 종양 세포뿐만 아니라 정상 세포에도 손상을 줄 수 있기 때문에 심각한 부작용을 초래할 수 있다. 여기에는 기억력과 사고력 문제, 기분의 변화, 그리고 보행 장애도 포함된다. 독성(부작용) 외에도, 이러한 치료법은 특히 교모세포종과 같은 공격적인 유형의 뇌 암에 항상 효과적인 것은 아니다. 뇌종양의 가장 흔한 유형인 이 암은 대개 치료 후 빠르게 재발한다.

연구자들은 다음의 세 가지 전략을 포함하여 뇌와 척수 종양의 치료를 개선하는 방법을 찾고 있다.

뇌 및 척수 종양의 표적 치료

개인화된 맞춤형 치료는 질병을 예방하고 진단 또는 치료를 하기 위해 개인의 유전자 또는 단백질에 대한 정보를 이용한다. 지난 10년 동안, 과학자들은 같은 종류의 세포에서 발생하는 종양이 많은 다른 유전자 변화(유전자 돌연변이라고도 함)에 의해 생길 수 있다는 것을 발견했다. 그러한 유전자 연구는 더 개인화된 치료의 가능성을 가지고 있다.

• 예를 들어, 최근의 연구는 일부 뇌종양은 IDH라는 유전자에 돌연변이를 가지고 있다는 것을 발견했다. 이러한 종류의 변이가 있는 종양의 경우, PARP 억제제라고 불리는 종류의 약물로 치료하면 화학요법에 더 민감해질 수 있다. 임상시험은 초기 치료 후 재발한 신경교종이라는 뇌종양의 유형을 가진 사람들을 대상으로 이 전략을 시험하고 있다. IDH 돌연변이 종양의 다른 치료법은 암의 대사의 변화를 표적으로 삼고 있다.

• 연구자들은 또한 뇌종양에서 발견되는 유전자 융합이라는 유전자 돌연변이와 유전자 조합의 방대한 데이터베이스를 조사하기 위해 강력한 컴퓨터를 사용하기 시작했다. 그렇게 하는 것은 그들이 암세포가 생존하기 위해 어떤 것에 의존하는지를 정확히 알아내는 데 도움이 될 수 있다. 이러한 돌연변이 및 융합은 잠재적으로 새로운 약물은 물론 기존 약물로도 표적을 삼을 수 있다.

• 일부 연구들은 중추신경계 종양에서 널리 발견되는 단백질을 표적으로 삼고 있다. 예를 들어, NCI 연구원들은 반복되는 뇌와 척추 종양에서 도파민 수용체를 차단하는 약물을 시험하고 있다. 도파민 수용체는 교모세포종과 보다 저 등급 교모종, 수모세포종을 포함한 많은 종양 유형에서 발견된다.

과학자들은 또한 뇌종양의 발병과 치료에 대한 반응에 영향을 미치는 다른 생물학적 요인(인자)들을 이해하려고 노력하고 있다. 예를 들어, 복수의 연구를 통하여 여성이 남성보다 교모세포종 진단을 받을 가능성이 낮고 그들의 종양이 표준 치료에 더 잘 반응하는 경향이 있다는 것을 발견했다. 이러한 연구는 치료의 맞춤화를 위한 추가적인 방법을 밝혀낼 수 있다.

뇌와 척수 종양의 개인화(맞춤형) 치료는 임상시험이 이미 희귀한 암을 가진 더 적은 수의 환자들로 제한될 것이기 때문에 새로운 약을 시험하는 것을 어렵게 만든다. 국립암연구소 주도의 세부 연구 계획서의 예는 다음과 같다.

• 희귀 뇌·척수종양 환자가 집에서 가까운 곳에서 임상시험에 쉽게 참여할 수 있도록 전국 33개 암센터에 NCI 주도의 뇌종양 시험협력체(BTTC)와 NCI-CONNECT 임상시험 망을 구축했다.

• NCI 연구원들은 뇌 또는 척수 종양이 있는 사람들의 임상시험 참여에 대한 다른 장벽을 줄이기 위한 노력을 주도하고 있다. 여기에는 노인이나 이전에 다른 종류의 암으로 치료를 받은 적이 있는 사람들이 참여할 수 있도록 하는 것이 포함된다. 원격 건강관리의 이용과 지역 병원에서 혈액 검사의 수집을 촉진하는 것은 또한 사람들이 연구에 참여하기 위한 여행의 필요를 줄일 수 있다.

방사선에 대한 반응 개선

방사선 치료는 치료받는 조직의 양과 모양이 각 종양의 크기와 위치에 맞춰져 있기 때문에 이미 어느 정도 개인화되어 있다. 그러나 사용된 방사선량은 특정 종양 유형을 가진 모든 사람에게 일반적으로 동일하다.

• 연구자들은 치료 전에 방사선에 대한 종양의 반응을 예측할 수 있는지 여부를 알아내기 위해 노력하고 있다. 그렇게 되면 표준 방사선량 이후에 줄어들 것 같지 않은 종양이 있는 사람들이 대신 더 높은 방사선량과 같은 검사 전략인 임상 실험에 참여하는 것이 가능해질 것이다. 과학자들은 인공지능 또는 AI라고도 불리는 기계학습이 뇌종양의 MRI 스캔 데이터를 이용해 방사선 반응을 예측할 수 있는지 연구하고 있다.

※ 기계 학습(machine learning) : 컴퓨터가 특정 기능을 수행하도록 특별히 프로그래밍 되지 않고 학습하고 수행하는 방법을 배우는 과정을 개발하는 컴퓨터 과학의 한 분야이다. 기계 학습은 결정이나 예측을 하는 컴퓨터의 능력을 향상시키기 위해 매우 많은 양의 정보를 분석하는 것을 포함한다. 기계학습은 인공지능(AI)의 한 부분이다. 의학에서 기계 학습과 AI의 사용은 암 검진과 진단 및 치료 계획을 개선하는 데 도움이 될 수 있다.

• 과학자들은 또한 방사선이 종양 세포에 가하는 손상을 증가시키지만 정상 세포에 가하지 않는 방사선 감광제라는 물질을 개발하려고 노력하고 있다. 전국에 있는 수십 개의 소규모 임상시험이 교모세포종의 방사선 증감제(민감제)를 연구하고 있다. 예를 들어, NCI 연구진이 이끄는 한 실험은 화학 요법과 방사선 치료와 결합했을 때 약물 셀리넥서(상표명 : 엑스포비오)가 생존을 향상시킬 수 있는지 조사하고 있다.

면역요법

면역요법은 인체가 암과 싸우는 것을 돕기 위해 면역체계를 자극하거나 억제하는 물질을 사용한다. 일부 혈액 암과 고형종양에서 면역치료제는 일부 사람들에게 생존에 큰 이득을 제공했다. 그러나 지금까지 면역치료는 뇌종양에 효과가 없었다. 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.

• 뇌-혈액 장벽, 이것은 뇌를 보호하는 것을 돕는 혈관과 조직의 네트워크이다. 이 장벽은 또한 일부 약물과 면역세포의 종류가 종양에 도달하는 것을 막는다.

• 뇌종양의 증상을 관리하기 위해 코르티코스테로이드라고 불리는 항염증제의 광범위한 사용을 들 수 있다. 예를 들면,

- 최근 NCI가 지원한 연구에 따르면 코르티코스테로이드는 인체의 면역반응을 억제함으로써 뇌 암에 대한 면역요법의 효과를 감소시킬 수 있다.

- NCI 연구진의 또 다른 연구는 뇌 암을 치료하기 위해 사용되는 스테로이드가 암과 싸우는 주요 면역세포인 T세포의 발달에 영향을 미칠 수 있다는 것을 발견했다.

그러나 임상시험에서 면역요법을 받은 중추신경계 종양을 가진 일부 사람들은 종양이 줄어들거나 사라진다. 연구자들은 사람들에게 불필요한 치료를 하지 않고 면역요법에 저항성 중추신경계 종양이 반응하도록 하는 새로운 전략을 개발하기 위해 이러한 반응이 예측될 수 있는지 알고 싶어 한다.

• NCI 연구원들은 새롭게 진단을 받은 뇌종양 환자들을 대상으로 두 가지 면역요법 약물을 조합한 임상실험을 하고 있다. 연구의 일환으로, 그들은 치료 전과 치료 중에 모두 혈액 내 면역 세포의 활동 유형과 수준에 변화가 있는지 여부를 시험하고 있다. 이러한 변화들을 측정하는 것은 누가 면역 요법의 혜택을 받을지, 누가 그렇지 않을지를 예측하는 데 도움이 될 수 있다.

• NCI 연구진이 주도한 또 다른 연구는 면역요법제 니볼루맙(상표명 : 옵디보)이 특정 유형의 재발성 희귀 뇌 또는 척추 종양의 성장 또는 확산을 축소하거나 제어할 수 있는지 시험하고 있다. 임상시험은 또 치료 과정에서 니볼루맙이 혈액 내 면역세포에서 유도하는 변화와 이 약이 이런 종양을 가진 사람들의 증상을 개선할 수 있는지도 시험하고 있다.

• 다른 연구들은 IDH 유전자의 경우와 같이 뇌종양이 특정한 돌연변이를 가지고 있는 사람들이 면역요법으로 인해 종양이 줄어들 가능성이 더 높은지를 조사하고 있다.

3. 뇌 또는 척수종양 환자의 생존과 삶의 질

중추신경계 종양과 그 치료법 모두 다 환자를 쇠약하게 만들 수 있기 때문에, 연구원들은 이러한 종양을 가진 사람들의 삶의 질을 향상시킬 수 있는 새로운 방법을 찾고 있다.

• 여기에는 신약 또는 치료 조합의 이점을 측정하기 위해 사람들의 삶의 질을 이용하는 것이 포함될 수 있다. 예를 들어, 최근 NCI 주도의 약제 결합 실험에서, 대부분의 사람들의 종양은 줄어들지 않았다. 그러나 그들이 종양으로부터 증상의 감소를 보고했기 때문에, 그 조합은 현재 이 암의 치료를 위한 몇 가지 전문적인 권고에 포함되어 있다.

• NCI 과학자들은 유전체 요인들이 환자가 특정 치료법으로 인한 부작용을 겪을 가능성을 예측할 수 있는지 여부를 조사하고 있다. 그들은 또한 이러한 부작용과 관련된 생물학적 과정, 즉 치료 결정에 잠재적으로 영향을 미칠 수 있는 정보를 이해하기 위해 실험실에서 실험을 수행하고 있다.

• 많은 유형의 암에 걸린 사람들에게, 단순히 증상을 추적 관찰하는 것은 삶의 질뿐만 아니라 생존을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. NCI 연구는 뇌와 척수 종양이 있는 사람들의 증상과 건강을 시간을 두고 추적하는 것이다. 그 연구에 참여한 사람들은 또한 스트레스를 줄이기 위해 가상현실을 사용하는 것과 같이 수면을 개선하고 고통과 불안, 우울증을 줄이기 위한 연구에 참여할 수 있다.

4. 소아 뇌척수종양의 치료

어린이에게 뇌와 척수의 종양은 비교적 드물다. 그러나 매년 전국적으로 약 4,000명의 어린이와 청소년이 뇌 또는 척수종양 진단을 받고 있어 중추신경계 종양은 백혈병에 이어 이 연령대에서 두 번째로 흔한 암 유형이다.

지난 수십 년 동안 이러한 종양을 가진 젊은 환자들에 대한 치료법이 개선되었다. 일부 중추신경계 종양은 치료가 불가능하지만 뇌종양이나 척수종양 치료를 받은 어린이와 청소년의 거의 4분의 3은 진단 후 5년이 지나도 생존할 수 있다.

그렇다 해도, 효과적인 치료가 어린이들의 발달 중인 신경계에 해를 끼칠 수 있다. 소아 뇌와 척수 종양에 대한 현재 연구는 이러한 암의 근본적인 원인을 이해하고, 새로운 치료법을 개발하고, 효과적인 치료법의 독성 효과를 줄이는 데 초점을 맞추고 있다. 예를 들면,

• 한 연구는 뇌 암의 일종인 수모세포종을 앓고 있는 일부 어린이들이 장기 생존을 줄이지 않고도 안전하게 방사선 치료를 덜 받을 수 있다는 것을 발견했다. 이 접근법의 효과는 어린이 종양에서 발견되는 유전적 변화에 달려 있었다. 후속 연구는 WNT라는 유전자의 변화로 인한 수모세포종 어린이의 치료 강도를 줄이는 것에 대해 더 자세히 살펴보고 있다.

• 저 등급 교모종이라고 불리는 뇌종양의 일종을 가진 일부 어린이들은 그들의 암세포에서 BRAF라고 불리는 유전자에 특정한 변화를 가지고 있다. 최근 한 임상 실험의 결과는 이 어린이들에게 두 가지 표적 약물의 조합이 이러한 종양을 수축시키고 다시 성장하는 것을 막는 데 표준 화학 요법보다 안전하고 더 낫다는 것을 발견했다. 이러한 약물인 다브라페닙(상표명 : 타핀라)과 트라메티닙(상표명 : 메케니스트)은 액체로 경구 투여할 수 있어 어린이에게도 치료가 용이하다.

• 셀루메티닙(상표명 : 코셀루고)이라는 표적 약물은 신경섬유종증 제1형(NF1)이라고 불리는 희귀질환을 가진 어린이의 신경종양의 치료용으로 승인되었다. 한 소규모 연구에서 종양이 특정한 BRAF 변화를 가지고 있는 NF1을 가진 일부 어린이의 저 등급 교모종이라는 뇌종양의 유형을 수축시킬 수 있다는 것을 발견했다. NCI 연구원들은 이러한 BRAF 변화로 저 등급 교모종의 NF1이 있는 어린이들과 그렇지 않은 어린이들을 대상으로 이 약의 임상 실험을 시작했다.

• 성인보다 어린이들에게 더 흔하게 발생하는 확산성 중간선 교모종이라는 희귀한 유형의 뇌종양은 현재 치료법이 없다. NCI가 지원하는 임상시험은 면역요법의 일종인 CAR T세포를 시험하고 있는데, 이 세포들 중 일부에서 발견된 돌연변이를 가진 세포를 표적으로 한다. 그 치료법은 일부 아동의 종양으로 인한 종양을 수축시키고 신경학적 증상을 감소시키는 것으로 밝혀졌다.

• 다른 연구들은 아이들의 뇌종양의 돌연변이에 대한 정보를 가장 많은 혜택을 받을 수 있는 사람들에게 새로운 치료법을 시험하기 위해 사용하고 있다. 이러한 연구 중 하나인 ‘소아 MATCH 연구’는 뇌나 척수를 포함한 고형 종양을 가진 아동에게 표준 치료에 반응하지 않은 새로운 표적 치료법을 시험하고 있다. 이 연구에서, 아이들은 암의 종류나 암 부위가 아닌 종양에서 발견되는 유전적 변화에 따라 실험적인 치료를 받는다.

중추신경계 종양에 걸린 아동을 위한 추가적인 임상 실험은 NCI가 후원하는 소아 종양학 그룹과 소아 뇌종양 컨소시엄에 의해 수행되고 있다.

5. 임상 시험

국립암연구소(NCI)는 새로운 치료법을 개발하고 환자 치료를 개선하기 위해 초기 및 후기 임상시험에 자금을 지원하고 감독한다. 우리의 임상시험 검색 양식은 교모세포종과 신경교종, 수모세포종, 그리고 다른 종류의 뇌와 척수종양을 치료용 실험을 찾는 데 사용될 수 있다.