배경

암 환자의 체질량지수(BMI)가 높을수록 면역관문억제제(ICI) 치료 효과가 향상된다는 ‘비만의 역설’은 의학계의 오랜 수수께끼로 여겨진다. 이는 비만이 동반하는 만성 염증이나 대사 장애가 항암 면역을 억제한다는 통념과 정반대되는 현상이다. 기존 학계는 비만 환자의 대사 변화가 면역계를 자극할 것으로 추정했으나, 구체적인 기전을 규명하는 데는 성공하지 못했다는 평가를 받는다. 환자에게 비만을 인위적으로 유도할 수는 없기에, 비만의 이점만을 안전하게 모사하여 치료율을 높일 수 있는 방법이 시급하다.

핵심 발견

캐나다 맥길 대학교 다니엘라 퀘일 교수와 몬트리올 대학병원 연구센터 베르트랑 루티 교수 공동 연구팀은 비만 자체가 아닌 '식이와 장내 미생물의 상호작용'이 면역항암제 반응을 결정짓는 핵심 경로임을 보여준다. 연구팀은 유전자 조작을 거치지 않은 마우스 모델에 고지방 식이를 공급하며 항-PD-1 면역 치료 반응을 추적하는 실험을 설계했다. 분석 결과, 특정 고지방 식이를 섭취한 마우스에서 종양 성장이 억제되고 생존율이 개선되는 현상이 관찰되었다.

특히 고지방 식이는 장내 유익균인 락토바실러스 존소니(Lactobacillus johnsonii)의 증식을 유도하는 환경을 조성했다. 이 미생물은 식이에서 유래한 아미노산을 대사하여 탈아미노티로신(desaminotyrosine, DAT)이라는 대사 물질을 대량 생산한다. 생성된 DAT는 혈류를 타고 이동하여 면역 세포인 CD8+ T세포의 기능을 직접적으로 강화하는 역할을 한다. 구체적으로는 CD8+ T세포가 인터페론 감마(Interferon-gamma, IFNγ)와 종양괴사인자(Tumor Necrosis Factor, TNF) 등 항암 사이토카인을 더 많이 분비하도록 자극하여 암세포 사멸을 극대화했다.

이러한 상호작용은 실제 암 환자의 치료 지표와도 일치하는 양상을 보인다. 연구팀이 면역항암제 치료를 받은 비소세포폐암(Non-Small Cell Lung Cancer, NSCLC) 환자들의 혈장 샘플을 분석한 결과, 치료 반응이 우수했던 환자군에서 DAT 관련 대사체 농도가 유의미하게 높다는 사실이 규명되었다. 마우스 실험에서는 면역 치료를 시작하기 불과 48시간 전에 고지방 식이로 전환하거나 DAT를 보충해주는 처치만으로 기존 치료에 저항성을 보이던 폐암(HKP1 세포주) 모델에서 극적인 종양 퇴행을 관찰할 수 있었다. 특히 항생제 처리로 장내 미생물이 소실된 마우스에 L. johnsonii를 이식하고 DAT를 병용 투여하자 종양이 완전히 사라지는 수준의 강력한 항암 반응이 유도되었다.

의미와 전망

이번 연구는 암 환자가 고지방 식이를 장기간 유지할 필요가 없음을 명확히 보여준다. 마우스 실험에서 입증했듯이 면역 치료 시작 직전의 짧은 식이 전환이나 DAT와 같은 특정 대사체 보충만으로 충분한 항암 면역 활성화가 가능하기 때문이다. 즉, 고지방 식이가 초래할 수 있는 심혈관 질환 위험이나 비만 부작용을 피하면서도 치료 반응을 높일 수 있는 정밀 식이 요법의 가능성을 제시한다.

다만 본 발견이 실제 표준 임상 프로토콜로 안착하기까지는 해결해야 할 과제가 산적해 있다. 동물과 사람의 대사 경로 및 미생물 분포 차이를 극복해야 하고, 다양한 암종에 따른 최적의 투여 경로와 용량을 도출해야 한다. 이에 따라 연구팀은 단기 식이 중재 및 특정 대사물질 보충 요법의 치료 유효성을 검증하는 임상시험을 추진할 계획이다.