암을 진단, 치료, 모니터링 하기 위해서는 수술이나 시술을 통해 암 조직을 떼어내 검사하는 조직 생검 (Tissue biopsy)의 사용이 필요합니다. 이는 환자에게 고통을 동반하고 위험부담이 따를 수 있는 절차이며, 수술이나 항암 요법, 방사선 치료 후에는 검사를 수행하기 어렵습니다. 특히, 암은 종양 이질성(Tumor Heterogeneity)의 특성이 있어 국소적인 부위에서 얻은 조직에 대한 결과는 부정확한 정보를 제공할 수 있고, 효과적인 치료를 못 할 가능성이 존재합니다.

액체 생검 (Liquid biopsy)은 혈액, 뇌척수액, 흉수 등의 체액을 이용한 검사로 대표적으로 순환 종양 DNA (Circulating Tumor DNA, ctDNA)가 있습니다. ctDNA는 원 발암 유래 및 암환자의 상태를 전체적으로 반영하며, 다른 바이오마커와 비교하였을 때 돌연변이 및 기타 유전적 변화 등과 같은 종양 특유의 종합적인 유전적 정보를 포함하고 있고, 종양의 현재 상태를 실시간으로 보여준다고 알려져 있습니다.1 그렇기 때문에 ctDNA를 활용하면 혈액 채취만으로 비침습적으로 빠르게 암을 조기에 진단하고 암의 진행 상태 및 치료 효과를 모니터링할 수 있습니다. 또한, 조직 생검의 획득이 어려운 환자에게서 종양 프로파일링 및 치료제 매칭이 필요하거나 항암치료 중 내성 유전자의 확인이 필요한 경우, 그리고 조기 암 검진을 위한 스크리닝이 필요한 경우에도 사용할 수 있습니다. 그러나 ctDNA는 혈액 내 소량존재하기 때문에 분석할 때 민감도가 중요하게 고려됩니다.

[Ultrasensitive ctDNA 액체 생검 플랫폼, AlphaLiquidⓇ100] IMBDx의 AlphaLiquidⓇ100은 폐암, 위암, 대장암, 유방암, 전립선암 등 주요 고형암과 흑색종, 육종과 같은 희귀암에도 적용할 수 있는 Pan-cancer panel입니다. 타겟 프로브 교합-캡쳐(hybrid capture) 차세대 염기 서열 분석(NGS, Next Generation Sequencing)을 기반으로 한 이 검사는 혈액에서 미량의 ctDNA를 검출하고, 14개의 상동 재조합 복구(HRR, Homologous recombination repair) 유전자들을 포함한 118개의 유전자에 걸쳐 단일 염기서열 변이(SNVs, Single nucleotide variants), 삽입, 결손 변이(InDels, Insertions & Deletions), 유전자 복제 수 변이 (CNAs, Copy number alterations), 융합(fusion) 및 현미부수체 불안정성(MSI, Microsatellite Instability), 종양 돌연변이 부담(TMB, Tumor Mutation Burden)를 평가할 수 있습니다.

AlphaLiquidⓇ100은 자사만의 특화된 실험 방법 및 분석 알고리즘을 사용하여 타사 대비 높은 민감도와 검출한계(Limit of detection, LOD) 성능으로 더 정확한 분석 결과를 제공합니다. 이 결과들을 바탕으로 지속적인 암 모니터링을 통해 치료제의 치료 효과 및 저항성을 분석하여 더 나은 치료 계획을 수립할 수 있습니다. 또한, 현재까지 6,000개가 넘는 임상샘플들로 성능이 검증되어 신뢰도 높은 결과를 확인할 수 있습니다.

표1. AlphaLiquidⓇ100 검사 성능

AlphaLiquidⓇ100 검사 과정은 아래 ‘그림1’ 과 같이 streck사의 액체 생검 전용 채혈 튜브 또는 IMBDx의 cfDNA 검사 전용 튜브를 사용하여 1개 이상의 (10 mL 이상) 튜브에 혈액을 채취하여 보관한 후 혈액 내의 cfDNA를 추출합니다. 그리고 나서 AlphaLiquidⓇ100을 사용하여 DNA 라이브러리를 제작한 후 차세대 염기서열 분석(NGS)을 합니다. NGS 장비에서 얻은 데이터의 분석을 통해 ctDNA의 변이 유전자와 그 양상을 분석하여 환자의 ctDNA 변이 특성, 임상적 의의, 변이 유전자와 관련된 치료제 등을 임상리포트를 통해 확인할 수 있습니다. 이와 같은 검사는 임상 서비스를 이용하거나 AlphaLiquidⓇ100 플랫폼을 도입하여 검사 진행이 가능합니다.

그림1. AlphaLiquidⓇ100 검사 진행 과정

[임상적 유용성 - 맞춤형 치료제 스크리닝] 한 48세의 여성 전이성 유방암 환자는 표준 치료법(standard therapies)에 실패 후 AlphaLiquidⓇ100을 이용한 cfDNA 분석을 통해 희귀한 BRCA1 체세포 돌연변이(p.E1446*)를 가지고 있음을 확인하였습니다. ClinVar에서 Tier III VUS(Variant of unknown significance)로 예측되었던 이 변이는 IMBDx에서 자체개발한 병원성 스코어링(pathogenicity scoring) 알고리즘으로 분석한 결과 병원성(Pathogenic) 변이로 확인되었습니다. 이 환자는 PARP inhibitor 치료에 잘 반응하였으며, 이 후 돌연변이 대립 유전자 빈도(mutant allele fraction)의 감소를 보였습니다 (그림2). 이 임상 결과는 AlphaLiquidⓇ100을 이용하여 ctDNA 분석을 통해 새로운 치료 타겟을 발굴할 수 있는 가능성을 보여줍니다.

그림2. ctDNA 종양 반응 맵을 사용한 BRCA1 p.E1446*의 CA15-3 수준 및 변이 대립 유전자 빈도의 시간적 변화.³

[임상적 유용성 - 치료 반응 실시간 모니터링] 전이암 환자의 경우 단일 종양 생검을 분석할 때 체세포 변이의 공간적 이질성이 암의 돌연변이 프로파일을 불완전하게 평가할 수 있는데, AlphaLiquidⓇ100을 이용한 종단(longitudinal) ctDNA 프로파일링은 이를 극복하고 종양의 전체적인 유전체 프로파일을 실시간으로 표현하는데 도움을 줄 수 있습니다. 이는 새로운 돌연변이(de-novo mutations)을 검출할 수 있을 뿐만아니라 아래 그림3. 에서 볼 수 있듯이 영상의학적 판단 보다 수 개월 앞선 시점에서 ctDNA 재발의 조기 발견을 가능하게 합니다. 이를 통하여 새로운 치료제 선택에 도움을 드립니다.

그림3. ctDNA 변이들로 표현한 종양 반응 맵을 사용한 종양 부담(tumor burden)의 동적 변화²

AlphaLiquidⓇ100 외에도 암의 전주기에서 중요한 부분을 커버할 수 있는 2가지 검사가 있습니다. 첫번째는 암 수술 후 재발을 조기에 모니터링하기 위한 개인 맞춤형 액체 생검 플랫폼인 AlphaLiquidⓇ Detect로 수술 당시 암 조직에서 종양 특이적 유전자 변이를 검출하고, 개인 맞춤형 유전자 패널을 제작하여 수술 후 미세 잔존 질환(MRD, Minimal Residue Disease)을 모니터링 할 수 있습니다. 극 미량의 ctDNA(0.005%)를 검출할 수 있도록 디자인된 기술을 적용하여 환자의 재발 여부를 조기에 진단할 수 있습니다. 두번째는 암의 조기 진단을 위한 액체 생검 플랫폼인 AlphaLiquidⓇ Screening로 혈액 내에 존재하는 순환 유리 DNA (cfDNA)의 메틸레이션 변화 등 다양한 특성을 분석하여 빠르고 정확하게 암의 진단이 가능한 플랫폼입니다. (그림 4)

그림4. 암의 전주기를 커버하는 AlphaLiquidⓇ 플랫폼