아주대병원 연구팀이 치료 전 촬영한 CT 영상만으로 비소세포폐암 환자의 면역항암치료 예후를 예측할 수 있는 새로운 인공지능(AI) 기반 영상 바이오마커를 개발했다.
아주대병원 방사선종양학과 허재성 교수팀(의생명과학과 박준형 대학원생)은 치료 전 흉부 조영 CT 영상에서 종양 주변 혈관이 정상 폐혈관과 비교해 얼마나 변형돼 있는지를 정량화한 ‘혈관 위험 점수(Vascular Risk Score, VRS)’를 개발하고, 면역관문억제제(면역항암제) 치료를 받은 비소세포폐암 환자 321명을 대상으로 치료 결과와의 연관성을 확인했다.
구체적으로 연구팀은 치료 전 흉부 조영 CT 영상에서 종양 반경 20㎜ 이내 주변 혈관의 3차원적인 구조와 형태적 차이를 분석하는 딥러닝 기술을 개발했다. 이를 통해 정상 폐혈관과 비교한 종양 주변 혈관의 변형·이상 정도를 0~1 사이의 혈관 위험 점수(VRS)로 수치화했다.
연구팀은 이렇게 개발한 VRS를 아주대병원과 인하대병원에서 면역관문억제제 치료를 받은 비소세포폐암 환자 총 321명에게 적용해 치료 결과와의 연관성을 평가했다.
연구 결과, 종양 주변 혈관의 변형이 적은 환자일수록(VRS 수치가 낮을수록) 면역항암제 치료 후 암이 진행되지 않는 기간이 길고, 생존기간도 유의하게 긴 것으로 나타났다. 반면 혈관의 변형이 심할수록(VRS 수치가 높을수록) 치료 후 경과가 상대적으로 좋지 않은 경향을 보였다. 이를 통해 연구팀은 종양 주변 혈관의 변형 정도가 면역항암제 치료 후 환자의 예후를 예측하는 데 활용될 가능성을 확인했다.
특히 VRS는 기존 면역항암치료 바이오마커인 PD-L1 발현과는 다른 정보를 제공해 기존 조직 기반 바이오마커를 보완할 가능성을 확인했다.
이번 연구는 추가적인 조직검사나 새로운 검사 없이 치료 전 촬영한 CT 영상만으로 면역항암치료 예후를 예측할 수 있다는 점에서 의미가 있다. 향후 면역항암제 단독 및 병용 치료법 선택 등 환자 맞춤형 치료 결정을 돕는 비침습적 바이오마커로 활용될 것으로 기대된다.
허재성 교수는 “이번 연구를 통해 치료 전 CT 영상에서 종양 주변 혈관의 이상 정도를 정량화한 VRS가 면역항암치료 결과와 연관돼 있음을 확인했다”며 “기존 CT 영상만을 활용해 환자의 추가적인 검사 부담을 줄이면서 맞춤형 치료 결정을 돕는 비침습적 영상 바이오마커로 활용되기를 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 ‘Noninvasive imaging-based vascular score is associated with immunotherapy outcome in non-small cell lung cancer (비침습적 영상기반 혈관점수와 비소세포폐암 면역항암치료 결과의 연관성)’라는 제목으로 국제학술지 Scientific Reports 9월호에 게재됐으며, 한국보건산업진흥원(KHIDI) 보건의료기술 연구개발사업, 국립암센터(NCC) 국가암관리 연구개발사업, 과학기술정보통신부 한국연구재단(NRF) 연구사업의 지원을 받아 수행됐다.
