[메디게이트뉴스 김태형 칼럼니스트] 1일(현지시간)부터 미국 시카고에서 개최된 미국임상종양학회 연례학술대회(ASCO 2018)는 다양한 임상결과와 면역치료제 관련 발표가 있었다. 그 중 그레일(Grail)의 CCGA 대규모 액체생검(liquid biopsy) 임상시험 결과와 면역치료제 동반진단을 위한 종양변이부담(TMB) 사례가 발표돼 리뷰해보고자 한다.

CCGA 임상시험(NCT02889978)은 비침습적으로 암을 검출하기 위해 2016년 8월부터 2023년 9월까지 약 7년간 진행되는 대규모 종단 액체생검 임상시험 다기관 연구다. 이미 현재까지 목표하는 1만 5000명 중 1만 2292명이 참여했으며, 이중 70%는 암환자, 30%는 암을 진단받지 않은 정상인 참여자였다.

현재는 1만 2292명의 참여자를 두 코호트로 나눠 진행하고 있으며 우선적으로 1차 코호트(case-control study)의 경우 2800명을 트레이닝 셋으로 1785명의 검체(폐암 환자 127명)를 확보했다. 나머지 코호트는 1015명 검체(폐암 환자 47명)를 대상으로 진행해, 초기 단계 폐암 환자를 대상으로 한 트레이닝 그룹에서 검출률은 41% 정도, 테스트 그룹에서는 50%가 나왔다고 한다. 마찬가지로 진행성 암환자 대상으로 한 트레이닝 그룹에서는 89% 그리고 테스트 그룹에서는 91%가 검출됐다고 한다.

조기 폐암을 진단하기 위해 혈장(Plasma) 세포유리 핵산(cfDNA)을 타깃으로 전장 유전체 해독(WGS, Whole Genome Sequencing)을 이용해 진행되는 CCGA 임상시험 초기 결과 4건 발표 중 대표적인 그레일의 CCGA의 초기 임상시험 결과를 이번 ASCO에서 발표했다. 미국 다나파버 암 연구소(Dana-Faber Cancer Institute) 제프리 옥스나드(Geoffrey R. Oxnard, MD) 박사의 3가지 프로토타입 에세이 방법을 적용한 사례 발표를 소개하고자 한다.

이번에 적용된 3가지 종류의 액체생검 분석 에세이 방법은 다음과 같다.

첫 번째는 cfDNA와 백혈구 유전체를 507개 유전자 패널로 6만X로 시퀀싱 해 변이들을 발견했으며 두 번째는 CNV를 보기 위해 cfDNA와 백혈구 유전체의 WGS를 30X로 진행했다. 마지막으로는 전장 후성 유전체 해독(WGBS, Whole Genome Bisulfite Sequencing)을 적용해 암세포에서 유래된 메틸레이션 패턴을 분석하는 방법을 적용해 데이터를 모으고 있다고 한다.

조기 폐암 환자 검출을 위한 cfDNA유전체 분석의 경우 지금까지 시도가 거의 없던 터라, 이번 임상시험 발표가 큰 의미가 있다고 볼 수 있다. 

이번 발표에는 환자 878명 및 정상인(암을 진단받지 않은) 749명을 대상으로 진행했으며 그중 127명의 폐암 환자가 포함돼 있었다. 환자 백혈구에서 유래된 암과 관련되지 않은 노이즈 돌연변이들을 분석하는 것이 매우 중요한데, 이를 위해 다양한 방법을 이용해 스크리닝을 진행해 이번에 위양성(False positive)을 줄일 수 있는 근거를 마련했다고 한다.

WGBS 를 통해 I-IIIA 암 환자에서는 41%, IIIB-IV에서는 89% 정도로 검출할 수 있었으며, WGS를 통해서는 각각38%(I-IIIA), 87%(IIB-IV), 그레일의 NGS 기반의 507개 타겟 유전자 패널을 통해서는 각가 51%(I-IIIA), 89%(IIB-IV) 검출 가능했다고 한다.

몇 년 전 만해도 이런 시도는 상상만 했을 뿐 실현이 어려웠던 것이 사실이다. 하지만 최근 몇 년 사이 조기 암 진단을 목표로 하는 그레일이라는 회사가 설립되고 유례가 없는 대규모 투자를 받았다. 이후 대규모 장기 임상시험을 진행하면서 이런 결과를 볼 수 있게 됐고, 시간이 지남에 따라 민감도와 정확도가 개선됐다. 이에 따라 조기 암에서 개선된 검출 성적을 계속해서 보여주고 있다.

이번 제프리 옥스타드 박사가 발표한 CCGA 폐암 액체생검 초기 임상시험 결과는 앞으로 4년간 진행될 다양한 암 종의 암 환자 임상시험을 통한 조기 암 검출을 위한 그 가능성을 미리 확인하는 중요한 결과로 보인다.

다음으로 소개하고자 하는 발표는 이번 ASCO에서 메모리얼 슬로언 케터링 암센터(MSKCC)의 '티모시 찬(Timothy An-thy Chan, MD, PhD)' 박사가 발표한 '면역 치료 바이오마커로써의 종양변이부담(Immunotherapy Biomarkers: Tumor Mutation Burden)' 관련 내용이다. 

TMB가 많으면 대부분 신생항원 부담(Neoantigen burden)도 많고 면역항암제가 잘 반응하는 패턴에 착안해 암종별로 암 환자 조직 검체에서 발견되는 변이판도(Mutational landscape)를 보면 면역항암제가 잘 듣는 그룹을 발견할 수 있을 것이라고 가설을 세웠다. 실제로 TCGA데이터를 분석해보니 암 종별로 종양변이부담과 면역치료 성적이 일치됐다고 한다.

결국 MSD의 키투루다(Keytruda, 성분명 Pembrolizumab) 임상시험인 KEYNOTE-001을 통해 2015년에 TMB가 임상적 효과가 있다는 것이 처음 밝혀졌다. 이후 최근 2년 사이에 BMS 옵디보(Opdivo, 성분명 Nivolumab) 임상시험 CheckMate-026, 275, 032, 038(발표된 순서) 그리고 IPI 병용투여 CheckMate-227에서 TMB-high가 면역항암제 반응 효과를 크게 보면서 면역치료 바이오 마커로써 종양변이부담(TMB)가 대두됐다.

그리고 지금은 전장엑솜해독(WES, Whole Exome sequencing)(>2만 개 유전자) 또는 Foundatio-nONE(>300 개 유전자), MSKCC-IMPACT(>400개 유전자) 패널 등에서 증명이 되고 있다. 최소 약 1MB 이상의 패널 사이즈로 500X 이상의 뎁스(depth)로 시퀀싱을 통해 최소한 >5% 체세포 변이 빈도(somatic allele frequency)를 측정할 수 있다면 WES하는 것과 거의 유사한 TMB 결과를 도출할 수 있어 1MB 이상의 패널 사이즈가 TMB 패널의 기준이 되는 분위기 인 듯하다.

사실 이를 국내 사정에 적용해본다면 48개 병원에 NGS 임상검사실 LDT 진단용으로 사용하는 시퀀싱 장비가 대부분 MiSeqDx, S5Dx 장비다. 따라서 이 플랫폼을 이용해 대형 패널을 시퀀싱 뎁스를 올려서 검사하면 수가가 매우 타이트한 국내 상황에서 거의 모든 병원들이 시약 가격 만으로도 크게 적자를 볼 수 있어 우려되기도 한다. 

하지만 앞으로 계속적인 TMB 연구의 붐이 지속될 것으로 보인다. 이를 통해 다양한 타입의 암 종에 따른 면역항암제 반응이 최대화되는 변이 개수/Mb의 컷오프(cutoff)가 정해질 듯하다. 또한 거의 대부분 면역항암제 치료 암환자 대상이 이미 수술한 이후 재발되거나 전이된 암 환자다 보니 조직생검(biopsy)에 대한 저항을 최소화 하기 위해 혈액의 혈장에서 세포유리 핵산(cfDNA)을 검출하고 TMB를 진단하는 시도가 가속화될 듯 보인다.