암세포 스스로 면역세포에 위치알린다…항암플랫폼 개발

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 암세포가 스스로 면역세포에게 위치신호를 보내도록 유도하고 유전자 치료제를 전달하는 차세대 항암 플랫폼을 개발했다.

한국과학기술원(카이스트·KAIST)는 생명화학공학과 김유천 교수팀이 암세포에 강한 내부 스트레스를 유발해 면역원성 세포사멸을 일으키고 다양한 유전자 치료제를 세포 안까지 전달할 수 있는 '나선형 폴리펩타이드 나노입자' 플랫폼을 개발했다고 28일 밝혔다.

면역원성 세포사멸은 암세포가 죽으면서 주변 면역세포에 위험 신호를 보내 공격을 유도하는 현상이다. 우리 몸의 면역세포는 바이러스나 세균은 효과적으로 제거하지만 암세포는 면역 회피전략으로 감시망을 피해 살아남는다.

연구팀은 다양한 나노소재를 비교한 결과 나노입자의 성분보다 입체적으로 감긴 '나선형 구조'가 치료효과를 좌우하는 핵심 요소라는 사실을 세계 최초로 규명했다.

특히 양전하를 띠는 4차 아민 구조와 나선형 구조가 결합하면 나사처럼 세포막을 파고들어 암세포 내부까지 쉽게 침투하는 반면 같은 성분이라도 나선형 구조가 풀린 입자는 세포 안으로 거의 들어가지 못하고 면역반응도 유도하지 못한다는 사실을 확인했다.

연구팀에 따르면 개발된 나선형 나노입자가 암세포 안으로 들어가면 미토콘드리아와 소포체 등 세포 소기관의 막을 연쇄적으로 교란해 강한 스트레스를 유발한다.

이 과정에서 활성산소와 칼슘 이온이 급격히 증가하면서 암세포는 스스로 죽고 손상 연관 분자 패턴(DAMPs)과 칼레티큘린(CRT), HMGB1, ATP 등 면역 활성 신호물질을 방출한다.

이를 통해 암세포가 스스로 자신의 위치를 면역세포에 알리도록 만드는 '면역원성 세포사멸(ICD)'을 유도, 이 신호를 감지한 면역세포가 숨어 있던 암세포를 적으로 인식해 공격을 시작한다.

이 나노입자는 유전자 치료제 운반 기능도 수행한다. 연구팀은 나선형 나노입자에 구아니디늄 구조를 최적의 비율로 도입해 혈액 속에서도 안정성을 높이는 동시에 메신저 리보핵산(mRNA), 작은 간섭 리보핵산(siRNA), 유전자 가위(CRISPR/Cas9) 등 다양한 핵산 치료제를 세포질까지 효율적으로 전달하는 데 성공했다.

효능 검증을 위해 흑색종과 대장암 동물모델에 면역 회피 단백질인 PD-L1 발현을 억제하는 siRNA를 탑재한 나노입자를 투여한 결과 종양 성장이 70~80% 억제됐고 생존율도 크게 향상됐고 종양 내부에서는 암세포를 직접 공격하는 세포독성 T세포의 침투가 크게 증가한 반면 면역을 억제하는 조절 T세포(Treg)는 감소한 것으로 나타났다.

연구 결과는 바이오소재 분야 국제학술지 '바이오머터리얼즈(Biomaterials)' 온라인판에 지난 5월28일 게재됐다. KAIST 생명화학공학과 이수삼 박사가 제1저자로 참여했다.

김 교수는 "이번 연구는 나노소재가 단순히 치료제를 전달하는 역할을 넘어 암세포 스스로 면역반응을 일으키도록 만드는 새로운 항암 플랫폼을 제시한 데 의미가 있다"며 "면역항암과 유전자 치료를 결합한 차세대 항암 치료기술 개발에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.


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