KAIST, 차세대 고형암 치료 기술 개발…“기존 면역세포 치료 한계 극복”

▲지질나노입자를 이용한 CAR mRNA와 면역자극제 동시 전달을 통한 생체 내 CAR-대식세포 생성 및 암세포 사멸 전략 모식도. 사진=KAIST

국내 연구진이 종양 내부에서 면역세포를 직접 항암 세포치료제로 바꾸는 새로운 치료법을 개발했다.

30일 KAIST는 동대학 바이오및뇌공학과 박지호 교수 연구팀이 'CAR-대식세포' 전환 치료법을 개발했다고 밝혔다.

치료법은 인체 종양 내부에 약물을 주입해 대식세포가 이를 흡수하고 암을 인식하는 장치인 CAR 단백질을 생성하도록 유도해, 체내에서 대식 세포가 항암 면역세포인 CAR-대식세포로 전환하는 방식이 골자다.

고형암은 위암·폐암·간암처럼 단단한 덩어리 형태로 자라는 암으로, 면역세포가 종양 안으로 침투하거나 기능을 유지하기 어려워 기존 면역세포치료의 효과가 제한적이었다.

최근 차세대 면역치료로 주목받는 CAR-대식세포는 암세포를 직접 잡아먹는 동시에 주변 면역세포를 활성화해 항암 반응을 확산시키는 장점을 갖는다.

그러나 기존 CAR-대식세포 치료는 환자 혈액에서 면역세포를 채취한 뒤 배양과 유전자 조작을 거치는만큼 시간과 비용 부담이 크고 실제 환자 적용에도 한계가 있었다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 종양 주변에 이미 모여 있는 '종양 연관 대식세포'에 주목했다. 대식세포에 잘 흡수되도록 설계된 지질나노입자에 암을 인식하는 정보를 담은 mRNA와 면역 반응을 깨우는 면역자극제를 함께 실어 체내에서 면역세포를 직접 재프로그래밍하는 전략이다.

이를 토대로 치료제를 종양 내부에 주입하자 대식세포가 이를 빠르게 흡수해 암세포를 인식하는 단백질을 생성하는 동시에 면역 신호가 활성화됐고, 그 결과로 생성된 '강화 CAR-대식세포'는 암세포 제거 능력이 크게 향상돼 주변 면역세포까지 활성화하면서 강력한 항암 효과를 보였다는 게 연구팀 설명이다.

실제 흑색종(피부에 생기는 가장 위험한 암) 동물 모델 실험에서 치료제 주입 결과 종양 성장이 뚜렷하게 억제됐으며, 치료 효과가 국소 부위를 넘어 전신 면역 반응으로 확장될 가능성도 확인됐다.

한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 KAIST 바이오및뇌공학과 한준희 박사가 제1 저자로 참여했으며, 연구 결과는 나노기술 분야 국제학술지 'ACS 나노'에 지난달 18일 게재됐다.

박지호 교수는 “이번 연구는 환자 몸 안에서 바로 항암 면역세포를 만들어내는 새로운 개념의 면역세포치료 전략"이라며 “기존 CAR-대식세포 치료의 가장 큰 한계였던 전달 효율 문제와 면역억제 환경 문제를 동시에 극복했다는 점에서 의미가 크다"고 말했다.

박주성 기자 wn107@ekn.kr