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KIST 과학기술연구원

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제목 인체 면역세포를 활성화시키는 새로운 항암면역 나노입자 개발, 암 정복의 길 열린다
연구팀 테라그노시스연구단 김인산 박사팀 조회수 2242
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- 암세포만 공격하는 체내 항암 면역세포를 활성화시키는 나노입자 개발

- 암 성장 억제 및 박멸, 면역력 증가로 글로벌 항암 신약 개발 기대


기존의 암 치료는 대부분 외과적 수술에 이은 화학치료요법에 의존하고 있는데, 이는 수술에 따른 고통, 화학요법에서 비롯된 전신성 부작용을 동반할 뿐 아니라 전이와 재발로 악순환을 겪는다. 최근 국내 연구진이 기존의 암 치료기술의 부작용과 한계를 해결할 수 있는 체내의 면역세포를 이용한 항암면역 치료기술로 비임상에서 큰 효과를 거둔 연구를 발표해 많은 의료진과 연구진에게 주목받고 있다. 

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 테라그노시스연구단 김인산 박사와 경북대 화학공학과 이은정 교수팀은 공동연구를 통해 체내 면역세포를 효과적으로 활성화 할 수 있는 나노입자 개발에 성공했다. 이 항암면역 나노입자는 암세포만을 특이적으로 공격할 수 있는 면역시스템을 활성화시킴으로써, 종양 동물모델에서 암 성장을 억제시킬 수 있을 뿐 아니라 2차 암 재발도 방지할 수 있을 것으로 기대된다.

암세포는 다양한 회피 방법을 통해 체내면역세포의 공격으로부터 자신을 방어한다. 대표적으로 암세포는 자신의 표면에 공격 무력화(‘Don’t eat me’) 신호를 내는 단백질(CD47)을 발현시켜 면역세포의 공격을 회피한다. 

본 연구진은 우리의 면역 시스템이 암을 ‘적 (danger signal)’으로 인식하게끔 함으로써 암을 제거하도록 하는 전략을 구축하였다. 연구진은 약물의 담지가 가능하고 암 조직 지향성을 가지고 있는 생체 유래 나노 소재인 페리틴 나노입자 표면에 특정 단백질(SIRPα)을 표출하여, 암세포의 공격 무력화(‘Don’t eat me’) 신호를 차단시켜 암세포를 효과적으로 잡아먹는 것을 확인하였다. 또한 케이지 형태의 나노입자의 내부에 세포사멸 유도제를 삽입(담지)하여 선천성 면역세포의 탐식기능을 향상시키고 우수한 효능을 갖는 항암 치료제를 도출하였다. 

항암 치료 약물로서의 특성을 검증해 본 결과, 정맥 주사 경로를 사용해도 암 조직으로 매우 높은 효율로 전달되었고, 전신성의 암세포 특이적 면역반응을 나타냈다. 연구진은 종양 쥐 모델에서 항암면역 나노입자를 혈관 주사를 통해 투여하였을 때, 암세포의 성장이 현저히 저해될 뿐 아니라 성장된 암을 완전히 제거할 수 있음을 확인하였다. 특히, 개발한 나노입자로 치료한 동물 모델의 경우 암에 대한 면역력이 생겨 2차 암에 대한 지속적인 치료 효과까지 유도함을 알 수 있었다.

KIST 김인산 박사는 “암세포를 직접 공격하는 것이 아닌 체내에 있는 면역세포를 활성화시켜 암을 공격하는 나노입자는, 기존 항암제의 한계를 극복할 수 있는 차세대 항암 치료제로 활용이 가능할 것으로 기대한다” 라고 밝혔다. 

KIST는 지난 16일(화) ㈜삼양바이오팜과의 기술이전 조인식을 통해 총 기술료 50억 원(*착수기본료 5억 원 및 임상단계별 마일스톤 45억 원, 경상기술료 순매출의 3%(별도))에 관련기술을 기술 이전했다. 

본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 리더연구자 지원사업과 보건복지부 암정복추진연구개발사업으로 이루어졌으며, 연구결과는 국제학술지인 ‘Advanced Materials’(IF : 19.791, JCR 분야 상위 1.37 %)에 최신호에 게재되었다.


<그림설명>
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<그림 1> 항암면역 나노입자(FHSIRPα-dox)의 항암 치료 모식도
면역원성 세포사멸 유도제을 담지하고 암세포의 ‘Dont eat me’ 신호를 차단할 수 있는 SIRPα 단백질이 표면에 노출된 나노입자가 초기의 선천면역세포를 활성화시켜 암에 특이적으로 반응할 수 있는 체내 면역반응을 지속적으로 일으킬 수 있음을 나타낸 모식도이다.


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<그림 2> SIRPα 단백질이 표면에 표출된 나노입자의 식세포 암세포 탐식 기능 항진 효과
다양한 암세포에 대하여 선천면역세포(포식세포, 수지상세포)의 탐식 기능이 개발된 나노입자에 의하여 증가함을 확인하였다.


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<그림 3> 면역원성 세포사멸 유도제를 담지하고 SIRPα 단백질이 표면에 표출된 항암면역 나노입자(FHSIRPα-dox)의 항암 효과 
종양 쥐 모델에서 항암면역 나노입자를 혈관 주사를 통해 치료하였을 때 다른 대조군에 비해 암세포의 성장이 현저히 저해될 뿐 아니라 성장된 암을 박멸할 수 있음을 확인하였다.

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<그림 4> 항암면역 나노입자(FHSIRPα-dox)의 항암 백신 효과 
항암면역 나노입자로 치료한 종양 쥐 모델에서 1차 암을 수술로 제거하고 같은 암을 2차로 심어준 경우, 100% 모든 쥐에서 암이 자라지 않는 것을 보아 암에 대한 지속적인 치료 효과가 생김을 확인하였다. 


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