면역세포에 ‘항암능력 강화’시키는 복합물질 개발

연구팀은 검은 쥐에 실험 종양(OVA를 발현하는 흑색종) 및 실제 종양 2종에 복합물질(INA)을 각각 투여한 결과 종양의 성장 억제를 확인했다. (그림=부경대학교)

[헬스코리아뉴스 / 박정식] 몸 속 면역세포의 항암능력을 강화시킬 수 있는 복합물질이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

30일 한국연구재단에 따르면 부경대학교 곽민석 교수와 영남대학교 진준오 교수 연구팀은 암세포를 인식할 수 있는 센서로 작용할 단백질 조각과 면역세포를 자극할 핵산물질 등 생체분자들로 합성한 복합물질(INA·Immunotherapeutic nucleic acid)을 생쥐에 전달했다.

복합물질에는 구(球)형으로 자가조립되는 지질 DNA에 암세포 인식력을 높일 단백질 조각과 면역증강 효과가 있는 DNA 조각(CpG서열)이 탑재돼 있다.

실험 결과 연구팀은 생쥐에 투여한 복합물질이 종양의 성장과 전이를 억제한다는 사실을 알아냈다.

이와 함께 연구팀은 복합물질의 항원 특이적인 면역반응과 항암효과를 동물 암 모델을 이용해 검증했다. 그 결과 흑색종에 걸린 생쥐모델에 투여한 결과 면역세포(T 세포)가 증식하는 것과 염증성 단백질(Cytokine)이 분비되는 것을 확인했다. 또한 생쥐의 흑색종 및 상피세포암종의 성장을 억제하는 것을 관찰했다.

흑색종 세포의 비장 이식에 따른 간전이 모델 실험. INA 투여시 (가) 비장 내에 성장하는 흑색종의 성장을 억제할 뿐만 아니라 (나) 간으로 전이하는 흑색종(간에서 관찰되는 검은 점들) 또한 실험조건에서 완벽히 차단하는 것으로 관찰됐다. (그림=부경대학교)

곽민석 교수는 “사용된 복합물질은 DNA 조각을 이용해 서열을 조율할 수 있다는 것 외에 생체 내에 존재하는 DNA 조각, 지질 사슬 등을 사용함으로써 생체적합성이 우수하다는 것이 장점”이라며 “항원 펩티드가 잘 알려져 있는 암에 대한 항암 연구는 물론 백신 개발을 위한 힌트가 될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 미래소재디스커버리사업 및 신진연구자지원사업의 지원으로 수행됐다. 연구 성과는 약학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 컨트롤드 릴리즈’(Journal of Controlled Release) 10월19일자에 게재됐다.

아래는 연구팀과의 미니 인터뷰.

왼쪽부터 교신저자인 부경대학교 곽민석 교수와 제1저자인 영남대학교 진준오 교수.

◇ 연구를 시작한 계기나 배경은?

선행연구에서 면역활성제인 CpG의 효과를 증가할 수 있는 지질DNA 나노구조체를 합성해 우수한 연구성과를 얻었다. 그러나 암 치료에 적용하기 위해서는 더욱 발전된 형태가 필요하다고 생각해 지속적인 논의 끝에 항원전달 면역치료 핵산 제형을 개발했다.

◇ 연구 전개 과정에 대한 소개

항원 단백질이나 펩티드가 함유된 핵산 나노 구조체를 만들기 위해서는 항원을 핵산에 부착시키는 과정이 필요했다. 헥시닐(핵산)-아자이드(펩티드)간의 클릭 반응(Click reaction)을 통해서 항원 펩티드를 핵산에 부착시키려 했으나, 낮은 수율과 어려운 정제로 다른 방법을 도입했다. 핵산을 구성하는 인산과 당 대신 펩티드 결합체들로 이뤄진 유사핵산 PNA는 펩티드 결합으로 항원펩티드를 쉽게 부착시킬 수 있었으며, 기존의 DNA-DNA보다 안정적인 DNA-PNA 나노 구조체를 형성할 수 있었다.

◇ 연구하면서 어려웠던 점이나 장애요소는 무엇인지?

제 1저자인 진준오 교수는 중국 Fudan University에 재임 중일 때 본 연구를 진행했으나 갑자기 영남대학교로 이직하게 되어 새로운 연구실에서 동물모델 연구를 이어나가기에 어려움이 많았다. 다행인 것은 Fudan University에서 INA 연구를 계속 진행할 수 있게 지원을 해줘 결국 잘 마무리 할 수 있게 되었다.

◇ 이번 성과, 무엇이 다른가?

이번 연구에서는 일반적인 백신의 조성물인 항원과 면역 증강제의 혼합 효과와 나노 구조체에 항원과 면역 증강제를 결합시킨 결과를 비교 분석함으로써 혼합 투여에 비해 나노 구조체를 이용한 방법이 항원 특이적 면역활성에 더 효과적이라는 결과를 도출했다. 또한, 이러한 결과로 암의 성장 억제뿐만 아니라 전이도 막을 수 있는 것으로 나타나 나노바이오소재의 중요성을 한번 더 각인시킬 수 있는 연구였다.

◇ 실용화된다면 어떻게 활용될 수 있나?

이미 알려져 있는 암 항원을 대상으로 INA를 합성하는 것이 가능하고 이로 면역 암치료제 또는 암 백신으로 사용 가능할 것으로 기대 된다. 그뿐 아니라 바이러스나 박테리아의 항원 단백질을 이용한 INA를 개발하여 감염 질환에 대한 백신을 제조하는 것도 가능할 것이다. 임상 등의 먼 미래보다는 동물적용 백신과 같은 가까운 기간에 실용화를 이루기 위한 과제를 수주할 계획이다.

◇ 꼭 이루고 싶은 목표나 후속 연구계획은?

본 연구에서 개발한 INA는 기존의 항원, 면역증강제 혼합 백신 보다 항원 특이적 면역 활성이 높은 효율로 유도됐다. 이 결과를 바탕으로 다양한 질병에 대한 백신을 개발해 보았으면 한다. 특히, 신종 플루나 HIV와 같은 바이러스가 유발하는 질병에 적용 가능할 것으로 기대된다.

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