성균관대, 암세포 보호막 뚫는 나노의약품 개발…“면역항암 새 지평”

▲박재형 성균관대학교 교수, 김찬호 박사, 고혜원 한국생명공학연구원 박사(왼쪽부터). 사진=성균관대

성균관대학교(총장 유지범) 화학공학부 박재형 교수 연구팀(공동 제1저자 김찬호 박사·고혜원 박사)은 항암 면역 치료의 최대 걸림돌로 꼽히는 '암세포 유래 엑소좀'을 선택적으로 파괴하는 혁신적인 펩타이드 나노의약품을 개발했다고 밝혔다.

이번 연구는 암세포가 스스로를 보호하기 위해 구축한 견고한 방어 체계를 허물고, 우리 몸의 면역세포가 암을 효과적으로 공격할 수 있도록 돕는 획기적인 기술로 평가받는다.

암세포는 성장 과정에서 '엑소좀(Exosome)'이라는 아주 작은 주머니를 주변으로 분비한다. 이 엑소좀은 일종의 '방패'이자 '교란 물질'로 작용해 주변의 면역세포 활성을 억제할 뿐만 아니라 종양 조직을 딱딱하게 만드는 섬유화 현상을 일으킨다. 이를 통해 암세포는 면역세포의 공격으로부터 자신을 보호하는 강력한 방벽을 세우게 된다.

이러한 방어 기전은 최신 항암제인 '면역관문억제제(ICB)'나 차세대 면역세포 치료제인 '입양 T세포 치료(ACT)'의 효과를 떨어뜨리는 핵심 원인으로 지목돼 왔다.

면역관문억제제는 인체 내 면역세포(T세포)를 활성화시켜 암세포를 공격하도록 하는 면역항암제로, 독한 약물을 사용하는 것이 아니라 암세포가 T세포의 공격을 회피하기 위해 방출하는 면역관문물질을 억제하는 기전을 가져 인체 부작용이 적고 다양한 암종에 폭넓게 활용할 수 있다는 장점을 가지지만, 치료 효과가 나타나는 환자의 비율은 낮은 것이 한계로 지적돼 왔다.

입양 T세포 치료제는 키메릭항원수용체 T세포(CAR-T) 치료제 등 환자의 면역세포를 채취해 증식 또는 유전자조작을 거쳐 다시 환자 몸에 주입하는 방식으로, 환자별 맞춤형 치료제라 치료 효과가 우수하다는 장점을 가지지만, 위암·폐암 등 고형암은 암세포 주위의 장벽(종양미세환경)이 견고해 면역세포가 침투하기 어렵다는 한계가 있다.

박재형 교수 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 암세포의 특수한 환경에 주목, 정상 조직과 달리 산성을 띠는 종양미세환경에서만 활성화되는 나노의약품 'ExoPERM' 기술을 개발했다.

이 나노의약품은 평소에는 생물학적 기능이 없지만, 종양 조직 내의 약산성 환경에 노출되면 물리화학적 변화를 일으켜 암세포가 내뿜은 엑소좀의 막을 선택적으로 파괴한다. 이러한 기전은 단순히 엑소좀을 제거하는 것에 그치지 않고, 암 엑소좀에 의해 억제되었던 체내 면역 반응을 다시 깨우는 역할을 한다.

연구팀이 진행한 동물실험 결과, 면역관문억제제를 단독 투여했을 때보다 ExoPERM를 함께 투여했을 때 면역 T세포의 활성도가 1.8배 이상 증가하는 우수한 효능을 보였다. 또한 입양 T세포 치료제와 병용 투여했을 때는 종양 내부로 침투하는 T세포의 양이 3배 이상 급증하는 놀라운 항종양 효능을 보여줬다.

연구를 주도한 박재형 교수는 “종양 조직만을 정밀하게 타격해 면역 활성 상태로 전환시키는 ExoPERM 플랫폼은 기존 면역 항암제만으로는 치료가 어려웠던 난치성 암의 혁신적인 대안이 될 것"이라며 “이번 연구 성과가 환자들에게 실질적인 완치의 희망을 전하는 새로운 이정표가 되길 기대한다"고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 글로벌 리더연구, 범부처 재생의료기술개발사업단의 재생의료 원천기술개발사업, 차세대바이오 및 선도연구센터(ERC), 산업통산자원부의 이종기술융합형 사업의 지원 등을 통해 수행됐으며, 생화학 및 분자생물학 분야 세계 최고 권위의 학술지인 '시그널 트랜스덕션 앤 타겟티드 테라피'에 2026년 5월 28일 온라인 게재됐다.

김철훈 기자 kch0054@ekn.kr