의생명공학과, 단백질 기반 면역 관문 억제제를 이용한 면역 암 치료법 개발

원발성 암 치료 및 전이·재발 암까지 해결하는 획기적 연구 결과 도출

생체재료분야 최고 권위 학술지 <Biomaterials> 게재

[2022-6-7]

 

  영남대학교 의생명공학과 연구팀이 원발성 암 치료는 물론 암의 전이와 재발까지 예방 가능한 면역 암 치료법을 개발했다. 새로운 면역 관문 단백질을 발굴하고, 이 단백질의 효율적 암 치료를 위한 응용법을 개발한 것.

  기존 암 치료는 물리적 수술, 화학적 약물 처리에 국한되어 있었다. 이러한 치료법들은 전이, 재발에 취약하다. 이 같은 단점을 보완하고자 최근 면역 치료가 새롭게 대두되고 있다. 면역 항암 치료란, 체내의 자체 면역을 활성화하여 암 세포만을 선택적으로 사멸 시키는 치료법이다. 

  최근 암에서 발현되는 면역 관문 단백질이 면역 세포의 공격을 회피하는 데 중요한 기능을 하는 것으로 확인되어, ‘면역 관문 억제제’를 면역 암 치료제로 사용하고 있다. 암세포는 면역 관문 단백질인 ‘PD-L1’을 표면에 발현한다. 이 PD-L1은 면역 세포인 T 세포의 PD-1과 결합하여 T 세포의 공격을 회피한다. 이를 바탕으로 개발된 치료제가 바로 ‘항-PD-L1’과 ‘항-PD-1’ 항체, 즉 면역 관문 억제제다. 그러나 항체의 경우 생산 과정이 복잡하고 비용이 많이 든다는 한계가 있다. 또한, 면역 관문 단백질의 발현이 낮은 환자에게는 이 치료법의 효과가 미미하며, 암 항원에 대한 특이적 면역 반응이 나타나지 않아 재발과 전이를 차단하는 것에도 한계를 보이고 있다. 

  영남대 의생명공학과 면역치료실험실 연구팀은 이 같은 문제 해결을 위해 신규 면역 관문 단백질을 발굴하고 이를 응용하는 방법을 선택했다. 연구팀은 “재조합 단백질 제조 방법을 활용해 면역 관문 단백질인 PD-1을 대량 합성하고, 이를 광열제인 인도시아닌 그린(Indocyanine Green)을 포함하는 하이브리드 나노 입자에 결합시켰다. 이 나노 입자를 적용하면 원발성 암의 광열치료가 가능하다. 이때 분비된 재조합 PD-1 단백질의 면역 관문 억제 효과로 암의 재발 및 전이까지 예방 가능하다”고 연구 성과를 밝혔다.

  연구팀을 이끈 영남대 의생명공학과 진준오 교수는 “재조합 PD-1 단백질은 기존 항체에 비해 간단한 방법으로 대량 생산이 가능하다. 특히 추출 효율을 높이기 위해 사용한 히스티딘(Histidine)에 의해 구조체를 형성하는 응용 연구에도 사용 가능하다”면서 “재조합 PD-1 단백질을 적용한 하이브리드 나노입자는 원발성 암과 재발, 전이 암을 치료할 수 있는 새로운 암 치료제로 개발 될 수 있을 것으로 생각한다. 독성 및 염증과 같은 부작용으로 부터 자유롭기 때문에 응용 가능성도 무한하다”고 밝혔다. 또한 “재조합 PD-1 단백질 함유 하이브리드 나노 입자는 대장암과 유방암뿐만 아니라 광열 치료가 가능한 모든 암세포 종에 적용 가능할 것으로 보인다. 1차 암 치료와 더불어 2차 암, 즉 전이나 재발 암 또한 완벽히 차단할 수 있을 것”이라고 기대했다.

  이번 연구는 영남대 대학원 의생명공학과 황주영(박사 수료), 안은경(석박사통합과정 4기) 연구원이 공동 제1저자로, 진준오 교수가 교신저자로 참여했으며, 한국연구재단 중점연구소사업과 신진연구사업 지원으로 진행되었다. 연구 결과는 생체재료 분야 국제학술지 <바이오머티리얼스>(Biomaterials, 영향력지수(IF) 12.4) 온라인판에 지난 5월 2일 게재됐다.