성균관대학교(총장 유지범) 기계공학부 박성수 교수 연구팀이 난치성 뇌종양인 교모세포종의 면역 환경을 체외에서 재현하고, 암세포와 면역세포 간 상호작용을 실시간으로 분석할 수 있는 3차원 인공 암 조직 칩을 개발했다.

성균관대는 박성수 교수팀이 서울대학교 의과대학 백선하 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 ‘프로그램 가능 미세유체 칩 플랫폼(CANORGAN)’을 개발했다고 밝혔다.

이번 연구는 암 조직 내 면역세포가 암세포에 도달하는 시간적 순서가 항암 치료 효과를 결정하는 핵심 요인이라는 점을 세계 최초로 규명한 성과로 평가된다.

교모세포종(GBM)은 가장 치명적인 뇌암 중 하나로, 종양 내부에 뇌 특이 면역세포인 ‘미세아교세포(Microglia)’가 다량 유입되면서 강력한 면역 억제 환경을 형성하는 특징이 있다.

이 과정에서 암세포를 공격하는 역할을 하는 자연살해(NK) 세포가 종양 내부로 충분히 침투하지 못해 기존 항암 치료 효과가 제한되는 문제가 있었다. 하지만 기존 세포 배양 모델은 면역세포들이 시간 차이를 두고 종양과 상호작용하는 복잡한 과정을 정밀하게 분석하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 여러 개의 세포 유입구를 갖춘 미세유체 플랫폼을 활용해 세포 투입 시점과 순서를 조절할 수 있는 3차원 인공 암 조직 배양 시스템을 구축했다.

연구팀은 동일한 암세포·미세아교세포·NK세포 조합에서 세포가 유입되는 순서만 달리해 실험을 진행했다. 그 결과 미세아교세포가 암세포와 먼저 결합하면 종양 보호 신호인 STAT3 단백질 경로가 활성화돼 NK세포의 종양 침투를 막고 암 성장을 촉진하는 것으로 나타났다.

반면 NK세포가 암세포에 먼저 도달하도록 유도한 경우에는 암세포 내 면역 활성 물질인 ‘IL12A(인터루킨-12p35)’ 유전자 발현이 크게 증가하면서 지속적인 종양 억제 효과가 나타났다.

이는 암 조직을 구성하는 세포의 종류가 같더라도 어떤 면역세포가 먼저 도달하느냐에 따라 종양의 면역 상태가 완전히 달라질 수 있음을 보여주는 결과다.

연구팀은 실제 교모세포종 환자 유래 암세포를 활용해 임상 적용 가능성도 검증했다. 개발한 칩 플랫폼에 STAT3 신호를 차단하는 표적 억제제(WP1066)와 뇌종양 표준 치료제인 테모졸로마이드(TMZ)를 함께 투여한 결과, 차단됐던 항암 면역세포의 종양 침투 깊이가 증가하고 암세포 사멸 효과도 크게 향상되는 시너지 효과를 확인했다.

이번 연구는 환자별 암 면역 환경을 칩 위에 재현해 최적의 약물 조합과 치료 시점을 예측할 수 있는 환자 맞춤형 정밀 의료 플랫폼 개발의 기반을 마련했다는 점에서 의미가 크다.

연구팀이 개발한 핵심 기술은 현재 오가노플러스를 통해 ‘캔오간(CANORGAN)’이라는 제품명으로 상용화돼 연구 현장에 활용되고 있다.

박성수 성균관대 교수는 "그동안 동물 실험이나 체외 배양으로 확인하기 어려웠던 암 조직 내 면역세포 간의 시간적 상호작용을 공학적 기술로 규명해 기쁘다"며 "교모세포종뿐만 아니라 다양한 난치성 고형암 환자들을 위한 맞춤형 항암제 스크리닝 기술로 확장될 수 있도록 연구를 이어가겠다"고 말했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단(NRF)의 지원으로 수행됐다.
 

※ 논문명: Programmable microfluidic modeling of the glioblastoma immune microenvironment recapitulates temporally

※ 학술지: Neuro-Oncology

※ 논문링크: https://doi.org/10.1093/neuonc/noag151

※ 핀포인트뉴스: https://www.pinpointnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=472899

※ 뉴시스 링크: https://www.newsis.com/view/NISX20260730_0003729210

※ 보건타임즈 링크: https://bktimes.net/detail.php?number=113104

※ 노벨사이언스 링크: http://www.nobelscience.net/news/articleView.html?idxno=2604

※ 헬스오 링크: https://www.healtho.co.kr/news/view.php?idx=150751

※ 성균뉴스포털에스프레 링크: https://www.spressnews.com/news/articleView.html?idxno=138644

※ Medical press 링크: https://medicalxpress.com/news/2026-07-tumor-chip-method-reveals-factor.html

※ SILVER TODAY 링크: https://www.silvertoday.co.kr/news/articleView.html?idxno=21018