초기 난소암 진단에 효과적인 Biomarker, CA125

🚩오늘 우리가 살펴볼 논문은?

: Gu, Z., He, Y., Zhang, Y., Chen, M., Song, K., Huang, Y., Li, Q., & Di, W. (2018). Postprandial increase in serum CA125 as a surrogate biomarker for early diagnosis of ovarian cancer. Journal of translational medicine, 16(1), 114.

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📬이번 논문의 주요 메시지

난소암을 초기 단계에 진단하기 위해 '식후의 CA125 수치'를 활용할 수 있다는 내용을 담은 논문이에요. 

🤷‍♀️CA125란 무엇일까요? 

CA125란 부인과계 질환에서 자주 발현하는 당단백질을 의미해요.

👀논문을 읽기 전 갖춰야 할 기본 지식

논문의 내용을 살펴보기 전, 논문에 자주 언급되는 개념들을 살펴보고 넘어가볼까요? 

1️⃣CA125

: CA125는 부인과계 질환에서 자주 발현되는 당단백질을 의미해요

2️⃣ROC 곡선

: ROC 곡선은 '진단 biomarker'의 성능을 평가하기 위해 사용되는 일종의 도구를 의미해요.

ROC곡선에서 곡선 아래 부분을 우리는 'Area Under Curve'라고 하며, 이를 줄여서 'AUC'라고 불러요. AUC의 값이 0.9보다 높으면 '진단 성능이 우수하다'라고 해석할 수 있답니다!

3️⃣ SVM-based algorithm

: SVM-based algorithm이란, 분류 문제를 해결하는데 사용되는 머신러닝 기법이에요. 

4️⃣ PI3K-Akt pathway

: PI3K-Akt Pathway란 세포 성장, 증식, 사멸 등 다양한 세포 기능을 조절하는 중요한 신호 전달 경로예요.  

세포막에 위치한 PI3K라는 효소를 시작으로 활성화 되어 Akt를 포함한 여러 하위 단백질 들을 차례로 인산화하면서 신호를 전달해요.

🤔논문의 연구 배경

난소암은 초기에 발견하여 진단하면 생존률이 90% 이상으로 매우 높지만, 2기부터는 생존률이 50~60%대로 급격하게 떨어진다는 특징이 있어요. 

따라서! 초기에 난소암을 진단하는 것이 매우 중요합니다. 

난소암을 진단하기 위한 biomarker로서 CA125를 오랜 기간 활용해왔지만, CA125는 암 조직 뿐만 아니라 정상 조직에서도 나타나서 초기에 악성인지, 양성인지 판단하는데 어려움이 있어요. 

따라서 우리가 오늘 살펴볼 논문에서는 CA125의 수치가 우리 몸 속에 순환하는 cytokine에 영향을 받는다는 선행 연구에서 아이디어를 얻어서, "초기"에 난소암을 진단하기 위해 CA125를 이용하되, 음식을 먹고 난 뒤에 CA125 수치를 바탕으로 난소암을 진단했을 때의 효과를 확인해보았어요. 

여기서 잠깐!🤚

우리 몸속을 순환하는 cytokine과 CA125는 어떤 관련성이 있는걸까요?

예를 들어, 우리가 맛있는 피자🍕를 먹었다고 가정해볼까요?

우리 몸에서는 다음과 같은 과정이 일어나게 될거예요

[피자 섭취] ➡️ [Glucose의 분비] ➡️ [Glucose를 낮추기 위해 Insulin분비] ➡️ [Cytokine의 신호 증가] ➡️ [CA125 단백질의 생성과 분비]

따라서 "식후에 CA125 수치를 측정하면 조금 더 정확한 진단을 할 수 있지 않을까?"라고 생각하게 된 것이죠.

이렇게 연구의 배경을 살펴보았다면, 이제는 실제로 식후의 CA125 수치를 검사했을 때 진단 효과가 좋았는지 확인해볼까요? 😁

🔬실험 결과 

1️⃣ 식후 CA125 수치가 난소암 환자에게서 크게 증가한다

난소 관련 질병을 가진 551명의 환자를 5개의 집단으로 나누었고 각각 공복일 때의 CA125 수치와 식후의 CA125 수치를 측정하고 비교해봤어요.

✔️5개의 집단: 골반염증 낭종, 저류 낭종, 난소 내막종, 양성 경계 낭종, 악성 낭종

그 결과📢 염증성 낭종을 제외한 나머지 4개의 질병 모두 식후 CA125수치가 공복 CA125수치보다 높은 것으로 나타났어요.

또한, 진단 바이오마커의 성능을 검사하는 도구인 ‘ROC곡선’을 통해 CA125수치를 통한 진단 성능을 평가해보았을 때, AUC의 값이 0.905로 매우 높게 나타났어요. 위에 정리된 것처럼 AUC의 값이 0.9를 넘으니까 이는 CA125를 통한 난소암 진단 성능이 높다고 해석할 수 있어요!

2️⃣ 식후 글루코스와 인슐린의 수치는 CA125 증가에 중요하다

처음 연구의 배경에서 언급된 것처럼, 식후의 글루코스와 인슐린의 증가는  CA125의 수치 증가와 연관성이 있을 것이라는 가정으로 연구를 했어요. 

연구에서 이를 확인해본 결과, 실제로 글루코스와 인슐린이 CA125 증가에 영향을 많이 미치는 것으로 나타났고, 이 두 가지를 함께 사용했을 때 CA125 수치가 더 증가한 것을 보아 '시너지 효과' 또한 있음을 확인할 수 있었어요. 

3️⃣ CA125의 합성과 분비는 PI3K/Akt Pathway에 조절된다

PI3K-Akt Pathway는 인슐린의 신호와 목표 유전자의 전사를 전환시키는 일종의 '변환기' 역할을 수행해서, 글루코스와 인슐린을 둘 다 처리했을 때 CA125와 Mesothelin의 발현이 향상⬆️되는 것으로 나타났어요. 

📍연구의 한계와 의의

이번 연구의 한계로는 실험 대상 환자들의 식후 CA125 수치를 측정할 때 개개인의 음식 섭취량이 무작위적이고 표준화되지 않아서 glucose 섭취량이 상이하다는 점을 꼽을 수 있어요. 

그럼에도 불구하고, 해당 논문 연구에서는 SVM 기반의 CA125 algorithm을 사용하여, 초기 난소암 검출의 효능성을 높일 수 있다는 사실을 입증해냈다는 의의가 있어요.

✒️작성자: 박효원(hyowon1460@konkuk.ac.kr)

🌟밝히자, 바이오 세상🌟

다음 글에서 만나요🖐🏻!!