An anesthesia-related gene signature is associated with prognosis and immune phenotypes in colorectal cancer: a retrospective multi-cohort bioinformatics study
이 회고적 다중 코호트 생물정보학 연구는 대장암 예후 및 면역 표현형과 연관된 15개 유전자의 마취 관련 시그니처를 식별하였으나, 해당 시그니처의 예측 성능은 외부 검증 코호트 전반에서 일관되지 않았으며 임상 적용 전 추가적인 실험적 검증이 필요하다.
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매년 수백만 명의 사람들이 결장과 직장에 영향을 미치는 질병인 대장암을 제거하기 위해 수술을 받습니다. 거의 모든 환자들에게 이 절차는 환자를 잠들게 하고 통증을 느끼지 못하게 하는 약물인 전신 마취를 필요로 합니다. 수십 년 동안 과학자들은 이 잠을 유도하기 위해 사용되는 특정 약물들이 단순히 환자를 움직이지 않게 하는 것 이상의 역할을 할 수도 있는지 궁금해해 왔습니다. 일부 연구는 특정 마취제가 암세야의 행동 방식에 영향을 미쳐, 아마도 암세포가 성장하거나 퍼지는 것을 돕거나, 혹은 반대로 신체의 면역 체계가 암과 싸우도록 도울 수도 있다고 시사합니다. 그러나 수술실에서 사용되는 약물과 암의 장기적인 결과 사이의 생물학적 연결 고리는 여전히 미스터리로 남아 있습니다. 이는 환자와 의사 모두에게 매우 중요한 질문입니다. 즉, 마취제의 선택이 생존 확률을 바꾸는가 하는 점입니다.
이를 조사하기 위해 한 연구팀은 수천 명의 환자로부터 얻은 방대한 유전 데이터 기록을 활용했습니다. 그들은 마취제에 반응하는 것으로 알려진 특정 유전자 세트에 집중했습니다. 이 유전자들은 이전 연구에서 서로 다른 약물에 대한 뇌 조직의 반응을 비교하고 기존 문헌을 검토함으로써 식별되었으며, 마취제에 노출되었을 때 켜지거나 꺼지는 스위치와 같은 역할을 합니다. 연구진은 이후 약 650명의 대장암 환자의 유전적 프로필을 조사하여, 이 마취제 민감 유전자들이 건강한 조직에 비해 종양 내에서 다르게 작동하고 있는지 확인했습니다. 그 결과 78개의 유전자가 실제로 암 샘플에서 변형되어 있었으며, 일부는 훨씬 더 활발해지고 다른 것들은 덜 활발해졌음을 발견했습니다.
변형된 유전자 목록으로부터 연구진은 환자의 경과를 예측하기 위한 수학적 모델을 구축했습니다. 그들은 생존에 가장 중요해 보이는 15개의 특정 유전자를 선정하고, 이들의 활성 수준을 하나의 위험 점수로 결합했습니다. 연구진이 이 점수를 초기 환자 집단에 테스트했을 때, 이는 오래 살 사람과 그렇지 않은 사람을 구분하는 데 상당히 효과적이었습니다. 높은 위험 점수를 가진 환자들, 즉 종양이 이 15개 유전자의 특정 패턴을 보이는 환자들은 낮은 점수를 가진 환자들에 비해 암이 재발하거나 사망할 확률이 현저히 높았습니다. 이 모델은 종양의 크기나 림프절 전이 정도와 같은 다른 요인들을 고려했을 때도 생존 결과를 예측할 수 있을 만큼 효과적이었습니다.
연구진은 이 유전적 패턴이 종양 내부의 환경에 대해 무엇인가를 말해줄 수 있는지 확인하려 노력했습니다. 그들은 고위험 종양들이 암을 공격하기보다는 신체의 자연적인 방어 기제를 억제하는 특정한 유형의 면역 세포들로 가득 차 있다는 것을 발견했습니다. 또한 이러한 종양들은 에너지를 태우고 새로운 세포를 더 빠른 속도로 구축하는 등 대사적으로 더 활발하다는 징후를 보였습니다. 연구는 또한 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 고위험군 대 저위험군 환자에게 어떤 약물이 더 잘 맞을지 추측했으며, 이는 종양의 유전적 구성이 화학요법에 어떻게 반응하는지에 영향을 미칠 수 있음을 시사했습니다. 그러나 연구진은 이러한 약물 예측이 실제 환자를 대상으로 치료를 진행한 것이 아니라, 세포주를 이용한 컴퓨터 모델에 기반한 것임을 주의 깊게 언급했습니다.
연구팀이 이 모델을 다른 두 곳의 병원에서 온 대규모 환자 집단에 테스트했을 때, 결과는 엇갈렸습니다. 한 그룹에서는 모델이 첫 번째 그룹에서와 유사하게 작동하여 고위험군과 저위험군 환자를 성공적으로 구분해 냈습니다. 그러나 두 번째 그룹에서는 모델이 무작위 확률보다 나은 성과를 내지 못했으며, 예측 성능 지표가 동전 던지기보다 나을 것이 없는 수준에 근접했습니다. 이러한 불일치는 이 유전적 특징이 일부 환자들에게는 실제 생물학적 패턴을 포착하고 있지만, 아직 모든 사람에게 신뢰할 수 있는 수준은 아니라는 점을 시사합니다. 연구진은 자신들의 발견이 마취 관련 유전자를 암의 행동과 연결하는 유망한 출발점이지만, 의료적 결정을 안내하는 도구로 사용되기 전에는 훨씬 더 많은 테스트와 정교화 과정이 필요하다고 결론지었습니다. 그들은 자신들의 연구가 마취가 암을 성장시키거나 줄어들게 한다는 것을 증명하는 것이 아니라, 마취에 의해 영향을 받는 유전자들이 종양의 공격성을 결정하는 더 큰 생물학적 이야기의 일부라는 점을 강조했습니다.
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