종양 내부의 면역세포를 몸속에서 바로 항암 세포치료제로 바꾸는 새로운 면역치료법이 나와 관심이 쏠린다.
이 기술은 종양 내부에서 암세포의 성장을 돕던 면역세포를 순식간에 암을 공격하는 강력한 치료제로 전환해 별도의 세포 추출이나 배양 없이 몸속에서 즉각적인 항암 효과를 낼 수 있다.
KAIST 바이오및뇌공학과 박지호 교수팀은 종양 내부에 약물을 주입하면 체내 대식세포가 이를 흡수해 스스로 암 인식 단백질을 만들어 항암 면역세포 ‘CAR-대식세포’로 전환되는 치료 전략을 개발했다.
위암, 폐암, 간암 등 단단한 덩어리 형태의 고형암은 면역세포가 내부로 뚫고 들어가기 어렵고, 들어가더라도 암세포가 만든 환경에서 제 기능을 잃기 쉽다.
특히 암 조직에 있는 나쁜 균을 잡아먹는 면역세포인 '종양 연관 대식세포'는 오히려 암세포에 속아 암의 성장과 전이를 돕는 역할을 한다.
연구팀은 대식세포가 잘 흡수하도록 지질나노입자에 암세포를 인식하는 장치인 ‘키메라 항원 수용체(CAR)’정보를 담은 mRNA와 면역 반응을 깨우는 면역자극제를 함께 실었다.
이 나노입자를 종양 안에 주입하면 대식세포가 이를 흡수해 몸 안에서 바로 CAR 단백질을 만들고, 동시에 면역 신호가 활성화된다.
CAR는 암세포 표면을 정확히 알아보는 표식으로, 대식세포가 CAR를 갖게 되면 암세포를 더 잘 식별해 직접 잡아먹고, 주변 면역세포도 함께 깨워 항암 반응을 넓힌다.
기존 CAR-대식세포 치료는 환자 혈액에서 세포를 꺼내 유전자 조작과 배양을 거쳐야 했지만, 이 방법은 이런 복잡한 체외 과정을 거치지 않는다.
연구팀은 이 치료제를 종양 내부에 주입하자 대식세포는 빠르게 반응해 대식세포가 CAR 단백질을 만들어 항암 기능이 강화되면서 암세포 제거 능력이 크게 높아지는 것을 확인했다.
동시에 주변 면역세포가 활성화되면서 항암 효과가 확산됐다.
흑색종 동물모델 실험에서는 종양 성장이 뚜렷하게 억제되고, 치료 효과는 주사한 부위에만 머무르지 않고 전신 면역 반응으로 이어지는 가능성도 확인했다.
특히 종양 성장 억제뿐 아니라 일부 개체에서 종양이 사라지는 결과도 관찰됐다.
박 교수는 “이번 연구는 환자 몸 안에서 바로 항암 면역세포를 만들어내는 새로운 개념 치료전략을 제시한 것”이라며 “전달 효율 문제와 종양 면역억제 환경 문제를 동시에 극복했다”고 설명했다.
한편, 이번 연구는 KAIST 바이오및뇌공학과 한준희 박사가 제1저자로 참여했고, 연구결과는 지난달 13일 국제학술지 ‘ACS Nano’에 게재됐다.
(논문명 : In Situ Chimeric Antigen Receptor Macrophage Therapy via Co-Delivery of mRNA and Immunostimulant, 저자: 한준희(제1저자), Erinn Fagan, 염경환, 박지호(교신저자), DOI: 10.1021/acsnano.5c0913)
