면역억제세포 리프로그래밍 약물전달체 면역관문억제제 한계 보완

국내 연구진이 종양 부위에만 필요한 만큼의 항암제를 전달하는 것과 병행해 면역활성화를 유도하는 이식형 약물전달체를 제안했다.

한국연구재단은 임용택 교수(성균관대) 연구팀이 화학항암제와 면역제어물질을 탑재한 생체이식형 전달체를 제작하고 생쥐모델에서의 항암효율 향상을 보였다고 밝혔다.

연구팀은 전신독성 문제로 임상사용에 제한이 있었던 저분자 레시퀴모드를 서방형 고분자 나노입자에 봉입해 독성문제를 해결하고 면역억제세포(MDSC)와 종양촉진 대식세포(M2형)를 암세포의 존재를 알리는 항원제시세포와 종양사멸(M1형) 대식세포로 바꾸는 나노면역컨버터를 개발했다.

우리 몸의 면역세포를 활성화해 암세포를 공격하는 면역항암제는 화학항암제나 표적항암제에 이어 등장한 3세대 항암제다.

하지만 암의 성장을 억제하는 면역세포와 암의 성장과 전이를 촉진하는 면역세포가 종양세포 주변에 공존하기 때문에, 면역관문억제제와 같은 면역항암제는 일부 암 또는 환자에서만 효과를 보여, 면역제어물질과 병행하려는 연구가 활발하다.

이에 연구진은 히알루론산 등 생체적합성 소재로 지름 5-10㎜ 크기의 디스크 형태(알약 모양)의 전달체를 제작하고, 여기에 화학항암제 독소루비신과 면역제어물질(일명 나노면역컨버터)을 담아 종양미세환경에 이식, 면역억제 기능을 유도하는 환경을 변화시켜 면역관문억제제(Immune Checkpoint Blockade)의 효과를 높이고자 했다. 종양미세환경이란 암 세포 주변의 다양한 세포들과 세포외 기질, 성장호르몬, 신호전달 물질 등의 복잡하고 다양한 요소로 구성된 총체를 일컫는다.

실제 면역관문억제제(anti-PD-1, anti-PD-L1)에 반응하지 않던 유방암과 자궁경부암 생쥐모델에 화학항암제와 나노면역컨버터가 들어있는 전달체를 이식한 결과 암세포의 성장이 억제되는 것을 확인했다.

약물전달플랫폼에 의한 생쥐모델에서의 항암면역 효능.
(a) 나노면역컨버터와 독소루비신이 탑재된 스캐폴드 이식 이후 생존율 증가.
(b) 나노면역컨버터와 독소루비신이 탑재된 스캐폴드 이식 이후 종양 재발 억제 확인.
(c) 나노면역컨버터와 독소루비신이 탑재된 스캐폴드 이식 이후 폐로의 종양 전이 억제 확인.

종양 제거수술 후 재발이나 전이에도 영향을 미쳤다. 화학항암제와 나노면역컨버터가 탑재된 전달체가 이식된 생쥐는 55일 이후에도 7마리가 생존했다. 반면 약물을 투여하지 않거나 면역항암제만 투여한 생쥐는 한 달 가량 후 모두 사망(10마리)했다.

나노면역컨버터는 암세포의 존재를 인지하는 능력을 가진 항원제시세포와 암세포를 살상하는 T세포를 종양세포 주위로 모으고, 면역억제인자는 제거해 면역관문억제제 등 면역항암제에 최적의 환경을 만들어 주는 역할을 했다.

연구진은 향후 환자마다 다른 종양미세환경에 맞는 면역억제인자 분석을 기반으로, 환자 맞춤형 약물을 탑재할 수 있는 항암면역 연구를 지속할 계획이다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(중견연구) 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 소재 분야 국제학술지 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)에 9월 6일 게재됐다.