임은경 (한국생명공학연구원) | 한빛사논문 > 한빛사

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Adv. Sci., 03 July 2026 | https://doi.org/10.1002/advs.76389 EpCAM+ Extracellular Vesicle PD-L1 Dynamics as a Predictive Biomarker of Immune Checkpoint Blockade Response

Byeonggeol Mun¹, Jinyoung Kim², Chang Gon Kim³, Seokhyeong Go³, Mina Han³, Yujin Ouck¹, Soojin Jang^2,4, Seong Uk Son^2,4, Gamin Kim³, Wonrak Son³, Eunjung Kim⁵, Min Hee Hong³, Ja Hyun Yeo³, Eun-Kyung Lim^2,4,6,7, Hye Ryun Kim^3,8, Seungjoo Haam¹

¹Department of Chemical and Biomolecular Engineering, College of Engineering, Yonsei University, Seoul, Republic of Korea
²Bionanotechnology Research Center, Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB), Daejeon, Republic of Korea
³Division of Medical Oncology, Department ofInternal Medicine, Yonsei University College of Medicine, Seoul, Republic of Korea
⁴Department of Nanobiotechnology, KRIBB School of Biotechnology, University of Science and Technology, Daejeon, Republic of Korea
⁵Department of Bioengineering and Nano-Bioengineering, Research Center for BioMaterials and Process Development, Incheon National University, Incheon, Republic of Korea
⁶School of Pharmacy, Sungkyunkwan University, Suwon, Republic of Korea
⁷YUHS-KRIBB Medical Convergence Research Institute, Yonsei University, Seoul, Republic of Korea
⁸Graduate School of Medical Science, Brain Korea 21 Project, Yonsei University College of Medicine, Seoul, Republic of Korea

Correspondence: Eun-Kyung Lim, Hye Ryun Kim, Seungjoo Haam
Byeonggeol Mun, Jinyoung Kim, Chang Gon Kim, and Seokhyeong Go contributed equally to this work.

Abstract

Programmed death-ligand 1 (PD-L1) blockade improves outcomes in patients with various malignancies; however, biomarkers for monitoring treatment responses are lacking. This study presents a surface-enhanced Raman scattering (SERS)-based platform for the ultrasensitive detection of PD-L1 on circulating epithelial cell adhesion molecule-positive (EpCAM+) extracellular vesicles (EVs). The platform is validated using interferon-gamma-treated epithelial tumor cell line-derived EVs. The platform is further applied to paired pre- and post-treatment plasma samples from patients with non-small-cell lung cancer (n = 140) and head and neck squamous cell carcinoma (n = 73) receiving anti-PD-(L)1 immunotherapy. Dynamic changes in PD-L1 expression on EV are shown to correlate with clinical outcomes. A post-treatment decrease in PD-L1 expression on EpCAM+ EVs (EpCAM+ EV PD-L1) is associated with improved 5-year progression-free and overall survival. These results establish EpCAM+ EV PD-L1 as a dynamic, non-invasive biomarker for monitoring immunotherapy responses and demonstrate the utility of SERS-based profiling in predicting long-term responses to immune checkpoint blockade.

논문소개전체 설명

본 논문은 암 환자의 혈액 속에 존재하는 종양 유래 세포외소포(Extracellular Vesicle, EV)를 이용하여 면역항암제의 치료 효과를 조기에 예측할 수 있는 새로운 진단 기술을 제시한다. 기존에는 종양 조직을 채취하여 PD-L1 발현을 측정했지만, 조직 생검은 침습적이며 한 시점의 정보만 제공하기 때문에 치료 중 변하는 종양의 상태를 지속적으로 확인하기 어렵다는 한계가 있었다.

이를 해결하기 위해 본 연구에서는 혈액 속을 순환하는 종양 유래 EV에 존재하는 PD-L1을 고감도로 검출할 수 있는 표면증강 라만 분광법(SERS) 기반 분석 플랫폼을 개발하였다. 특히, EpCAM을 이용하여 종양 유래 EV만을 선택적으로 분리함으로써 분석의 정확도를 높였으며, 소량의 혈액만으로도 PD-L1의 변화를 민감하게 측정할 수 있도록 설계하였다.

연구진은 폐암과 두경부암 환자를 대상으로 면역항암제 치료 전과 치료 시작 2주 후의 혈액을 분석하였다. 그 결과, 치료 초기에 EpCAM 양성 EV의 PD-L1 발현이 감소한 환자일수록 치료 반응이 우수하고, 무진행생존기간(PFS)과 전체생존기간(OS)도 유의하게 향상됨을 확인하였다. 반면, 치료 전 한 번만 측정한 PD-L1 수치는 치료 효과를 예측하는 능력이 제한적이었다. 이는 치료 과정에서 나타나는 PD-L1의 동적 변화(dynamic change)를 추적하는 것이 정적인 조직 검사보다 더 유용한 바이오마커가 될 수 있음을 의미한다.

결과적으로 본 연구는 혈액 기반 액체생검과 SERS 기술을 결합하여 면역항암제 치료 효과를 실시간으로 모니터링할 수 있는 새로운 플랫폼을 제시하였으며, 향후 환자 맞춤형 면역항암 치료 전략을 수립하는 데 활용될 수 있는 차세대 바이오마커의 가능성을 보여주었다.

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