장내 미생물군집, 새로운 연구들에서 암 면역치료 결과를 좌우한다

사람의 장에 서식하는 특정 박테리아 구성은 수술과 면역치료 후 흑색종이 재발할 가능성을 예측할 수 있다. 4월 17일 저널 Cell에 온라인 게재된 이 연구는 글로벌 임상시험에 등록된 674명의 환자를 대상으로, 새로운 방식으로 환자를 분석했을 때 장내 주요 세균군(분류군)의 양 차이가 최대 94% 정확도로 암 재발을 예측했음을 보여주었다. 재발 위험 변화와 가장 관련이 깊은 분류군은 Eubacterium, Ruminococcus, Firmicutes, Clostridium이었다.

이 연구는 재발 위험을 가장 정확하게 알려주는 세균 표지자가 환자가 사는 지역에 따라 다르다는 것을 발견했다. 연구팀은 환자가 사는 지역과 관계없이 장내 미생물군집의 전체적 유사성을 기준으로 환자를 먼저 짝지은 뒤, 각 지역에서 암 재발을 정확히 예측하는 세균 '지문'을 찾아냈다. 이 표지자의 수치는 지리적 지역에 따라 83~94% 정확도로 암 재발을 예측했다. 장내 미생물군집은 1년간의 면역치료 과정에서 환자들 사이에서 놀랍도록 안정적으로 유지되었으며, 이는 치료 전 단 한 번의 미생물군집 검사로 환자의 위험을 신뢰할 수 있게 예측할 수 있음을 의미한다.

또 다른 연구는 Nature에 게재되었으며, 식이, 장내 미생물군집, 면역치료 반응 사이의 관계를 조사했다. 'Diet–microbiome synergy underlies obesity-associated immunotherapy efficacy'라는 제목의 이 연구는 식이와 장내 미생물군집 간의 상호작용이 항종양 면역 형성에 중심적인 역할을 한다는 것을 입증했다. 다양한 인간 식습관을 대표하는 12가지 별도의 식이 모델을 사용한 연구진은 체중과 대사 기능 장애가 면역치료 반응의 예측 인자로서 빈약하다는 것을 발견했다. 비만 자체가 아니라 식이 구성이 면역 관문 억제제 민감성에 영향을 미치는 지배적인 요인이었다.

네브래스카대학교 링컨 캠퍼스 연구진이 포함된 팀의 연구는 Cell Reports Medicine에 게재되었으며, 장내 특정 세균이 생성하는 대사산물이 암에 대한 신체의 면역 반응에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다는 것을 처음으로 보여주었다. 연구팀은 Bacteroides uniformis와 이것이 생성하는 대사산물이 흑색종에서 종양 성장을 억제하는 데 도움이 될 수 있음을 입증했다. 이 세균은 아미노산 트립토판을 인돌로 전환하며, 이는 생쥐에서 항종양 면역을 강화했다. 면역치료를 받는 암 환자 중 치료에 잘 반응하는 환자들에서 인돌 생성에 사용되는 효소의 수치가 증가한 것을 연구진이 발견했다. 이러한 발견은 장내 미생물군집을 조작하거나 유익한 세균 대사산물을 직접 제공함으로써 언젠가 암 면역치료 반응을 개선하는 데 도움이 될 수 있으며, 잠재적으로 흑색종 너머까지 확장될 수 있음을 시사한다.

홍콩중문대학교 연구진이 Cancer Biology & Medicine에 발표한 리뷰는 장내 미생물군집이 간세포암(HCC)에서 면역치료 반응에 어떤 영향을 미치는지 탐구했다. 이 리뷰는 HCC에서 미생물 불균형(dysbiosis)이 자리 잡는다고 보고했다: Klebsiella pneumoniae와 Catenibacterium mitsuokai 같은 유해 종이 증식하여 데옥시콜산(deoxycholic acid)과 퀴놀린산(quinolinic acid) 같은 독성 대사산물을 생성하고, 이는 만성 염증을 유발하고 종양 성장을 직접 촉진한다. 면역치료 내성과 연관된 특정 미생물 특징에는 Phocaeicola vulgatus의 풍부화가 포함되며, 이는 트립토판 대사를 교란하고 인돌-3-아세트산을 고갈시켜 CD8+ T세포 세포독성을 손상시킨다. 리뷰는 Bifidobacterium 보충, 식이섬유, 분변 미생물군집 이식(FMT)과 같은 잠재적 중재를 강조했으며, FMT와 아테졸리주맙(atezolizumab) 및 베바시주맙(bevacizumab)을 병용하는 진행 중인 임상시험 FAB-HCC를 언급했다.

2026년 종양간호학회(Oncology Nursing Society) 학술대회에서 발표된 파일럿 연구는 면역 관문 억제제(ICI)를 투여받는 흑색종 환자 15명의 장내 미생물군집 패턴과 증상을 조사했다. ICI 치료 초기에는 피로가 증가한 반면, 통증, 수면 장애, 우울, 인지 증상은 비교적 안정적으로 유지되었다. Oscillibacter 및 Tannerellaceae를 포함한 특정 세균은 피로나 통증 수준이 낮은 것과 연관되었고, Lactobacillus와 Limosilactobacillus는 증상 수준이 높은 것과 연관되었다. 연구진은 또한 치료 중 Blautia의 감소를 관찰했다.

오리건주립대학교 과학자들이 주도하고 Veterinary Oncology에 게재된 임상시험에서, 새로운 형태의 면역치료를 받은 개 암 환자들은 장내 미생물군집 구성에 따라 더 오래 살거나 더 짧게 살았다. 이 연구는 다양한 악성 종양으로 진단된 51마리의 개를 대상으로 했다. 과학자들은 개가 얼마나 오래 살았는지와 연관된 11가지 특정 유형의 세균을 발견했다—일부는 더 긴 생존과, 다른 일부는 더 짧은 생존과 연관되었다. 이러한 발견은 미생물군집 면봉 검사가 개가 암 치료에 얼마나 잘 반응할지 예측하는 데 도움이 될 수 있음을 시사한다.

암 면역치료 학회(SITC)는 11월 7일 SITC26에서 '마이크로바이옴과 대사' 세션을 개최하여, 암 발생, 종양 면역, 치료 반응에서 미생물군집의 역할이 커지고 있는 점을 살펴볼 예정이다.