분변 미생물 이식, 줄기세포 이식 환자에 치료 효과 높여

백혈병을 극복하는데 도움이 되기 위해 슬론 케터링 암센터(MSK) 의사들은 환자의 마이크로바이옴 즉, 장에 서식하는 방대한 미생물 생태계를 활용하고 있다. 이 미생물은 일부 환자가 골수 및 줄기 세포 이식에서 회복하는데 도움이 되는 것으로 보인다.

브리짓 앤더슨은 대학 친구들과 함께 콜로라도의 레드 락스 야외원형극장에서 열리는 콘서트에 참석하기를 고대하고 있었다. 하지만 여행 며칠 전, 그녀는 피로를 호소하며 뉴저지 주 뉴어크에 있는 의사를 찾았다. 혈액 검사 결과 치명적인 소식이 들려왔다. 그녀는 45세 생일에 급성 림프구성 백혈병에 걸린 것을 알았다. 

브리짓이 대변 이식 임상시험에 참여하다

그녀는 백혈병으로 인해 파괴되고 있던 자신의 혈액 조혈모세포를 대체할 이식이 필요했다. 그녀에게 50%의 생존 가능성이 주어졌다. 그녀는 또한 전염병 전문가인 잉 타우르 박사가 이끄는 장내 미생물군의 생태계 조작이 미치는 영향을 시험하는 연구에 참여할 기회도 얻었다. 줄기세포 이식을 받은 환자가 대변 이식으로 치료효과가 증가한다는 증거가 많아지고 있다.

브리짓 앤더슨은 "내가 임상시험의 테스트 그룹에 선정되었다는 사실을 알았을 때, 남자친구인 찰리에게 내 대변이 다시 내 몸 안에 들어가도록 응원하게 될 줄은 백만 년 동안 한 번도 생각해 본 적이 없었다"고 말했다. 

이 시술은 더럽게 들릴 수 있지만 신체의 중요한 시스템을 관리하는 최첨단 방법이다. 미생물군은 장에 무리를 지어 살며, 피부에도 살며 호흡기의 기도에서도 번성하는 미생물의 생태계(미생물군)이다. 이 생태계는 건강을 유지하는데 중요한 역할을 한다. 장에서 이 박테리아는 우리의 면역 체계를 훈련시키고 음식에서 영양분을 얻도록 도와주지만 염증을 일으키고 면역 체계를 억제할 수도 있다.

미생물군의 건강은 혈액암 치료의 결과에 어떤 영향을 미치나?

미생물군은 인간의 건강에 매우 중요하기 때문에 과학자들은 미생물군이 암 치료에서 수행하는 역할을 밝히기 위해 노력하고 있다. 연구원들은 미생물군 관리가 어떻게 환자 치료를 개선하고, 대장암과 같은 특정 암이 처음부터 발생하지 않도록 잠재적으로 예방할 수 있는지에 초점을 맞추고 있다. 연구자들은 미생물군이 환자의 면역요법 치료의 반응에도 영향을 미칠 수 있다는 것을 알게 되었다. 이것은 면역세포의 약 절반이 장에 살고 있으며 미생물군과 접촉하고 있기 때문에 수긍이 간다.

종양 전문의가 대변 미생물군 이식을 권장하는 이유

브리짓의 주치의는 어떤 종류의 줄기세포든지 골수이식을 받을 때 장에 필요한 건강한 박테리아를 많이 죽인다고 설명했다. 그는 내 건강한 미생물군을 저장했다가 나중에 다시 넣으면 이식으로 인한 부작용을 일부분 줄일 수 있다고 생각했다. 

그녀는 2015년 10월에 제대혈 이식을 시작하기 전 자신의 대변 샘플을 채취하여 냉동시켰다. 나중에 그녀는 화학요법과 자신의 혈액 줄기세포를 대체하기 위해 제대혈 주입을 받은 후 대변을 해동하고 유익한 미생물군을 그녀의 몸으로 되돌려 장을 다시 유익균으로 채울 수 있다.

항상 낙천주의자인 그녀는 자신의 암 치료가 성공하지 못할 거라고는 단 한 번도 생각해 본 적이 없다고 말한다.

이식 환자의 인체 내 미생물 생태계 관리에 대한 발견

슬론 케터링 암센터는 10년 넘게 줄기세포 및 골수이식을 받는 사람들의 장내 미생물을 연구하는 데 앞장서 왔다. 반 덴 브링크 박사와 그의 팀은 현재 1,400명 이상의 환자에 대한 생물학적 샘플과 포괄적인 기록을 축적했다.

그는 이 환자들이 복용한 모든 약과 어떤 경우에는 먹은 것까지 포함하여 이들 환자에 대한 풍부한 임상 데이터를 가지고 있다. 이러한 모든 세부 정보를 통해 다른 곳에서는 불가능한 연구를 수행할 수 있다고 말한다.

골수 이식 및 이식편 대 숙주병에서 미생물군의 역할

과학자들은 이식 중에 면역 세포가 제거되는 동안 감염으로부터 보호하기 위해 환자에게 투여되는 다량의 항생제로 인해 미생물군이 균형을 잃을 수 있음을 알게 되었다. 또한 덜 다양한 미생물군을 가진 환자들에게서 기증자의 면역세포가 수혜자의 건강한 조직을 공격하는 잠재적으로 치명적인 부작용인 이식편 대 숙주병(GVHD)을 겪을 가능성이 더 높다는 것을 발견했다.

2020년 뉴잉글랜드 의학저널에서 반 덴 브링크 박사와 그의 동료들은 장내 미생물의 다양성이 줄기세포 이식 후 환자의 생존을 예측할 수 있다고 보고했다. 독일과 일본 및 노스캐롤라이나의 암 센터를 포함하는 다중기관 연구인 이 연구는 장내 박테리아와 환자의 치료결과 사이의 연관성이 전 세계적으로 중요하다는 것을 보여주었다.

어떤 장내 세균이 가장 중요한지 파악하는 것은 게임 체인저가 될 수 있다. 특정 유형의 암 치료로 어떤 환자가 혜택을 받을지 예측하고 미생물군을 조정하여 더 많은 환자에 대한 치료를 개선하는 데 도움이 될 수 있다.

브리짓의 건강한 미생물군이 혈액암 후 그녀의 치료 결과를 개선한 이유

브리짓의 분변 미생물군 이식은 그녀가 제대혈 이식을 받기 전 저장해 두었던 자신의 대변 미생물군을 돌려받았다. 다른 병원의 연구에서는 기증자 대변 이식의 이점을 살펴보았다. 그러나 골수 이식을 한 사람들은 감염에 매우 취약하기 때문에 연구원들은 더 안전한 경로를 선택하고 기증자에게 존재할 수 있는 잠재적으로 위험한 변종을 옮기는 것을 피하기를 원했다.

장내 미생물군은 일종의 블랙박스다. 우리는 그것이 무엇을 포함하고 있는지 또는 어떤 개별 종이 가장 유익할지 정확히 알지 못한다.
 

자가 대변 미생물군 이식에 대한 MSK의 전문성

2018년 타우르 박사와 그의 동료들의 분석에 따르면 줄기세포 이식 후 대변 이식을 받은 사람들은 바이러스 감염 및 이식편 대 숙주병의 비율이 낮았다. 바이러스 감염과 이식편 대 숙주병은 이식 환자가 직면하는 가장 큰 두 가지 합병증이며 둘 다 면역 체계와 관련이 있다. 우리는 면역 체계가 건강하고 다양한 미생물군이 있을 때 스스로 재건하는 일을 더 잘한다는 것을 알고 있다.

분변 이식 6개월 후 브리짓은 자신의 장이 건강한 박테리아에 의해 성공적으로 다시 대량서식하게 되었음을 알게 되었다. 미생물 생태계의 균형을 되찾은 것은 몇 달이 걸렸던 이식 여정을 통해 그녀에게 도움이 되었다. 전체 과정에서 심각한 감염은 없었다.

연구는 치료 중 건강한 미생물을 보존하는 새로운 방법에 중점을 둔다

MSK 연구원들은 이식을 받는 사람들의 건강한 미생물 균형을 유지하기 위한 다른 방법을 찾고 있다. 몇몇 과학자들이 테스트 중인 실험용 미생물 알약(pill)이 있다. MSK는 이 알약의 디자인과 시험에서 중요한 역할을 했다. 연구자들은 또한 골수 이식 과정에서 항생제를 보다 주의 깊게 사용하면 건강한 미생물을 보호하고 해로운 미생물이 자리를 잡는 것을 방지할 수 있는지 여부를 연구하고 있다.

브리짓은 암 치료와 대변 미생물군 이식 후 잘 살고 있다

브리짓이 이식을 받은 지 거의 7년이 지났다. 지난 8월 브리짓은 치료 기간 동안 그녀의 곁을 지킨 남자친구 찰리 거스텅과 결혼했다.

그녀는 또한 마침내 레드락스 야외 원형극장으로 여행을 떠났다. 그녀는 여름밤 콜로라도 밤하늘의 산 사이에서 눈을 감고 하늘을 올려다보며 "하나님, 감사해요"라고 말했다.