□ 연구개요 ○ 본 연구에서는 대장암 마우스 종양 모델에서 방사선 조사 후 면역학적 종양 미세환경의 시간 순차적 변화를 관찰하고, PD-1/PD-L1 억제제의 차등적 방사선 민감 작용 발생에 관한 전임상적 근거를 구축하고자 함. [1차] 방사선 조사 후 관련 면역 세포들의 총체적 & 역동적 변화 양상과 기전에 대한 평가 [2차] 시간 흐름에 따른 면역 세포들의 기전 변화로 인한 PD-1/PD-L1 억제제의 방사선 민감 효과 차등 관련성 확인 □ 연구 목표대비 연구결과 [1차년도 목표 연구내용] ○ CT26 종양 조직에 방사선 조사 (2 x 5 Gy, 7.5 x 1 Gy)를 적용하여 치료 전후 5가지 시점(방사선 조사 시작일 Day 1을 기준으로 Day 0-2-7-14-21) 을 정의하여 mouse colon cancer model을 수립함. ○ 7.5 x 1 Gy, 2 x 5 Gy 간에 면역학적 종양 미세환경의 변화가 유도되는 시기에 차이가 있었음. 아래 항목에서 7.5 x 1 Gy에서는 이른 시기에 변화가 나타나기 시작한 반면, 2 x 5 Gy는 치료 후 종양이 줄어들면서 비교적 중반 이후의 시기에서 더욱 뚜렷한 변화가 발생했음: ▪ PD-L1 on CD45(-) ▪ CD8+ T population ▪ PD-1 on CD8+ T ▪ M1 macrophage population ○ 방사선치료 후 CD45(-) cell에서의 PD-L1 발현은 방사선 조사 초기에 증가했다가 Day 14 전후로 다시 감소, CD8+ T cell에서의 PD-1 발현과 M1 macrophage/MDSC 등에서의 PD-L1 발현 증가는 Day 14-21까지 지속되는 것을 확인함. ➜ 임상에서도 전통 분할 또는 고분할 방식에서는 방사선치료 반응이 지연성으로 관찰되는데, 방사선치료 후 면역학적 미세환경의 변화가 발생하는 시기 또한 종양이 감소하는 치료 반응의 출현 시기와 유사한 것으로 판단됨. [2차년도 목표 연구내용] ○ 방사선 조사와 α-PD-L1 억제제의 병합을 설계하되, 초기 “early phase”에 국한된 병합 방식과 치료 효과가 끝나고 종양의 재성장이 시작되는 “late phase”까지 포함하여 병합했을 경우에 최종 치료 효과가 어떻게 달라질 수 있는지 살펴보았음. 병합 치료를 진행하는 세 가지의 실험군 모두 방사선치료를 진행하는 기간 동안 동시에 α-PD-L1 억제제를 동시에 투여 했음. 하지만 각 실험군마다 병합 치료 기간을 1주/ 2주/ 3주로 나누었고, late phase까지 약제를 동시 투여했는지 여부에 있어서 각 군별로 차이를 두도록 했음. ➜ 각각의 치료 적용 후 종양 용적을 추적 관찰한 결과, α-PD-L1 억제제 병합 기간 1주/2주/3주에 따라 종양 성장 지연 효과에 뚜렷한 차이가 관찰되었음. 2 x 5 Gy 방사선치료 단독 치료에 비해 1주/2주/3주간의 α-PD-L1 억제제 적용 그룹에서 각각 2주/3주/4주간의 종양 재성장 지연 효과가 관찰되었음. 또한 α-PD-L1 억제제를 1주간 적용한 실험군에 대해 나머지 2-3주 적용 그룹들을 비교했을 때에도 각각 종양 재성장 지연 효과에 있어서 약 10일/15일 가량의 차이가 나타났음. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ○ α-PD-L1 억제제를 방사선치료 기간에 “함께” 투여하는 것과 동시에 방사선 치료가 종료된 후에도 “지속적”으로 투여한다면 치료 반응에 있어서 더 높은 상승 작용을 기대할 수 있을 것으로 판단됨. 이러한 전임상 데이터를 근거로 임상 분야 프로토콜 정립을 위한 전향적 임상 연구 설계가 가능할 것임. ○ 전임상 데이터 기반 전향적 임상 연구를 통해 면역 검문소 조절 약제로 대표되는 최신 면역 암 치료 기술이 새로운 방사선 민감 작용으로서의 작용할 수 있을지에 관한 본격적인 논의를 시작할 수 있으며, 이러한 종양면역학 분야를 개척함으로써 임상에서의 구체적 적응증과 활용 방식을 수립할 수 있음. ○ 본 연구결과를 토대로, 방사선 치료와 같은 세포독성 치료 적용에 따른 immunophenotype 변화를 파악하기 위해 머신러닝 분석 기법을 기반으로 종양 조직의 immune contexture를 비침습적으로 규명하는 radiomics 기반 모델 개발의 가능성에 주목하고 신규과제를 진행할 계획임. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
- 연구책임자 : 임유진
- 주관연구기관 : 경희대학교
- 발행년도 : 20210300
- Keyword : 1. 방사선 치료;면역학적 종양미세환경;대장암;종양특이면역반응;PD-1/PD-L1 억제제; 2. Radiotherapy;Immunological tumor microenvironment;Colon cancer;Tumor-specific immunity;Anti-PD-1/PD-L1 inhibitor;
