암세포 잡아끌고 적군을 우군으로…인천대, 난치성 고형암 '다중작용 엑소좀' 면역항암 신전략 제시

이원종 교수 연구팀, 엑소좀에 '암세포-NK세포 결합' 및 '대식세포 재교육' 이중 기능 탑재
종양미세환경 억제 장벽 극복…세계적 권위 'Journal of Extracellular Vesicles(IF 21.7)' 게재

좌측부터)이원종 교수, 강수진 박사, 백기찬 학생, 주수운 학생, 김건희 학생, 곽성진 학생/사진=인천대 홍보과 제공

기존 면역항암제의 치료 효능을 떨어뜨리던 난치성 고형암의 단단한 면역 억제 장벽을 무력화할 수 있는 혁신적인 나노 바이오 치료 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 세포 간 정보 전달체인 '엑소좀'을 활용해 암세포와 면역세포를 물리적으로 접착시키는 동시에, 암을 돕던 주변 면역세포를 공격형으로 되돌리는 이중 포복 공격 전략이다.

인천대학교(총장 이인재)는 생명공학전공 이원종 교수 연구팀이 유방암 세포와 자연살해(NK) 면역세포를 엑소좀으로 직접 연결하고, 암 조직 주변에서 암 성장을 방조하던 대식세포를 공격형으로 재교육하는 신개념 면역항암 플랫폼 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

최근 바이오 업계에서는 환자의 자체 면역체계를 활성화해 암을 공격하는 면역항암제가 3세대 항암 치료제로 각광받고 있다. 그러나 유방암을 비롯한 고형암의 경우, 암세포가 자신을 둘러싼 '종양미세환경(TME)'을 면역 억제 상태로 조성해 면역세포의 침투를 막고 공격력을 무력화한다는 치명적인 한계가 있었다. 특히 종양 주변의 대식세포는 원래 몸을 지켜야 함에도 오히려 암세포의 편에 서서 암의 성장과 전이를 돕는 M2형 대식세포로 변질되는 경우가 많았다.

이원종 교수 연구팀은 이 같은 한계를 극복하기 위해 공격형(M1형) 대식세포에서 유래한 엑소좀 표면에 두 종류의 표적 리간드를 정밀하게 도입한 '이중 표적 엑소좀'을 설계했다.

이 플랫폼은 두 가지 기전으로 종양 조직을 정밀 타격한다. 첫째, 엑소좀 표면에 부착된 리간드가 각각 암세포와 NK세포에 동시 결합해 두 세포를 물리적으로 가깝게 붙여주는 '연결 다리' 역할을 수행한다. 이를 통해 NK세포가 암세포를 즉각 인식하고 사멸시킬 수 있도록 유도한다. 둘째, 암 성장을 돕던 주변의 M2형 대식세포를 면역 공격형인 M1형 대식세포로 전환시키는 '재분극(Repolarization)' 효과를 일으킨다. 결과적으로 암을 방관하던 적군 면역세포까지 우군 공격수로 돌려놓아 종양미세환경 전체를 항암에 유리한 조건으로 재편하는 셈이다.

연구팀이 유방암 세포 및 동물 모델을 대상으로 검증을 진행한 결과, 해당 이중 표적 엑소좀은 단일 기능만 가진 엑소좀 대비 종양미세환경을 훨씬 강력하게 재편했으며, NK세포에 의한 항암 면역반응을 유의미한 수준으로 증폭시키는 것으로 확인됐다. 암을 직접 타격하는 힘과 암 주변의 생태계를 바꾸는 힘을 하나의 플랫폼에 완벽히 담아냈다는 점에서 학계의 비상한 관심을 모으고 있다.

연구를 주도한 이원종 인천대 교수는 "이번 연구는 단순히 암세포와 면역세포를 연결하는 물리적 치료법을 넘어, 암 조직 주변에서 적군 역할을 하던 면역세포까지 공격형으로 탈바꿈시킬 수 있음을 입증한 데 큰 의의가 있다"라며 "단 하나의 엑소좀으로 복합 항암 전략을 성공적으로 구현한 만큼, 향후 유방암을 포함한 난치성 고형암 분야의 신약 개발에 정밀한 가이드라인을 제공할 수 있을 것"이라고 설명했다.

한편, 이번 연구 성과는 세포외 소포체 및 엑소좀 분야 세계 최고 권위 학술지인 '저널 오브 익스트라셀룰러 베시클(Journal of Extracellular Vesicles, IF=21.7, JCR 상위 5.6%)'에 정식 게재됐다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구실(BRL) 사업 및 중견연구 지원사업의 지원으로 수행됐다. 인천대 이원종 교수가 교신저자로 참여했고, 강수진 박사와 백기찬 학생이 공동 제1저자로, 주수운·김건희·곽성진 학생이 공동저자로 이름을 올렸다. 인천=주관철 기자