(왼쪽부터) 연세대 하상준 교수, 홍진기 교수
연세대학교 생화학과 하상준 교수팀과 화공생명공학과 홍진기 교수팀이 전통적인 수지상세포 기반 암면역 치료의 한계 극복을 위한 ‘인공 나노 수지상세포(Aritificial Nano Dendritic Cell, anDC)’를 개발했다.
개발된 암 백신 플랫폼은 다양한 암 항원 탑재가 가능하며, 대량생산 및 지속 보관이 가능하기 때문에 다양한 암종에 대한 면역치료법 개발에 활용될 것으로 기대된다.
수지상세포(Dendritic Cell, DC)는 선천면역 및 후천면역을 모두 유도할 수 있는 면역계의 가장 핵심적인 항원제시세포(Antigen-Presenting Cell, APC)로써 T세포 활성화에 필수적이다. 자가유래 DC를 이용한 DC 암 백신인 프로벤지(Provenge)는 2010년 전이성 전립선암 치료제로 미국 FDA에서 승인됐으나 짧은 체내 반감기, 낮은 보조 자극 능력, 그리고 높은 투여량과 잦은 투여 횟수에 따른 비용 증가의 한계로 현재는 임상에서 사용되지 않고 있다.
PD-1 항체를 비롯한 면역관문 억제제는 약 20종의 암종에 대해 11종의 면역관문 억제제가 승인됐고, 이를 포함한 면역 항암 치료는 임상에서 활발히 사용되고 있다. 하지만 고형암에 대한 PD-1 저해제는 암종 및 환자에 따른 효능 차가 커서 불용성을 극복하기 위한 새로운 전략 도출이 필요하다.
CTLA-4 항체 접합 anDC 암 백신의 작동 기전
이에 연구팀은 기존 DC 암 백신과 면역관문 억제제의 한계를 극복하기 위해 나노기술을 접목해 새로운 형태의 anDC 암 백신을 개발했다. DC의 T세포 활성화에 필수적인 다양한 분자가 세포막에 존재한다는 사실에 착안해 DC 세포막을 금나노입자에 부착시킴으로써 대량생산 및 장기 보관이 가능한 anDC 암 백신 플랫폼을 완성했다. 또한 제작된 anDC 암 백신에 CTLA-4 항체를 접합시켜 T세포 활성 최적화를 유도하고자 했다.
CTLA-4 항체 접합 anDC는 마우스에 투여됐을 때 매우 효과적으로 암 생성을 저해했고, 한 달 이상 장기 보관한 후에도 효능이 지속됐다. 이러한 강력한 항암 면역반응은 anDC 투여로 암세포를 살상하는 T세포 빈도의 증가와 T세포 면역반응을 억제하는 조절 T세포의 감소에 의한 것임을 확인했다.
연세대 하상준 교수는 “본 연구팀이 개발한 새로운 플랫폼의 암 백신은 기존 DC 암 백신의 한계를 극복할 수 있을 뿐만 아니라 암항원 특이적 T세포를 표적화할 수 있어 최근 임상시험 중인 mRNA 암 백신의 단점도 동시에 극복할 수 있다.”고 본 기술의 강점을 제시했다.
연세대 홍진기 교수는 “나노기술의 접목으로 자가유래 anDC 뿐만 아니라 선반 재고(Off-the-Shelf) 형태의 anDC 제작이 가능하기 때문에, 개인 맞춤형이자 기성품 형태의 항암제로의 개발이 가능하다.”고 말했다.
본 연구는 국가신약개발재단 국가신약개발사업과 한국연구재단 국제협력사업의 지원으로 수행됐으며 연세대 최다희 박사, 강태건 박사, 김태현 박사과정생, 문채원 박사과정생이 주요 연구자로 참여했다. 또한 본 연구의 핵심 기술에 대한 특허는 ㈜포투가바이오로 기술이전돼 면역항암치료제 플랫폼에 대한 후속 개발이 진행되고 있다.
이번 연구 결과는 국제학술지 ‘나노투데이(Nano Today, IF 17.4)’에 3월 27일 온라인 게재됐다.
