코를 통해 뇌에 직접 작용 새로운 전달방식
비침습적 방식·혈뇌장벽 우회·반복 투여가능
과학기술정보통신부 기초연구사업 '신진연구-개척연구'에 최근 선정된 이번 연구는 기존에 시도되지 않았던 새로운 치료 접근법과 패러다임을 제시하고, 그 가능성과 기초 근거를 최초로 확립하는 연구 과제로 평가받았다. 연구 기간은 3년이며 총 3억원이 지원된다.
교모세포종은 국내에서 연간 약 600~800명의 환자가 새로 진단되고 있는 예후가 극히 불량한 난치성 뇌종양이다. 최대한의 종양 절제술 이후 항암방사선 치료를 병행하더라도 평균 생존기간이 2년 미만, 5년 생존율이 10% 미만에 불과할 뿐 아니라, 임상적으로 의미 있는 생존 이득을 입증한 새로운 치료제가 아직 없는 실정이다. 현재 표준 항암제로 사용되는 테모졸로마이드(temozolomide) 역시 평균 생존기간을 약 2개월 연장하는 데 그치고 있다.
최근 면역항암치료가 여러 암종에서 성과를 거두고 있으나, 교모세포종은 면역관문억제제 단독 투여 시에는 치료 효과가 없는 것으로 알려졌다. 이는 해당 암종의 낮은 돌연변이 부담과 강력한 면역억제적 종양미세환경으로 인하여 PD-1/PD-L1 등을 타겟으로 하는 면역관문억제제 기전이 제대로 작동하기 어렵기 때문이다.
이에 대한 대안으로 외부에서 강화된 면역세포를 주입해 종양을 직접 공격하는 '입양면역세포치료'(adoptive cell therapy)가 전임상 및 초기 임상에서 가능성을 보이고 있다. 실제로 미국 펜실베이니아 의료센터의 2025년 연구에 따르면, 이중표적 카티(CAR-T)세포치료가 재발성 교모세포종 환자의 62%에서 종양 크기 감소를 이끌어내기도 했다.
하지만 이러한 세포치료제 역시 정맥을 통한 전신 투여 시 혈뇌장벽(BBB)에 가로막혀 뇌 내 전달 효율이 급격히 저하되고, 비특이적인 전신 부작용이 발생할 수 있다는 한계가 존재한다. 이에 연구팀은 혈뇌장벽을 우회해 면역세포를 뇌종양 부위로 직접 도달시키는 '비강투여'(Intranasal delivery) 기반의 비침습적 세포 전달 시스템을 대안으로 제시했다. 비침습적이며 반복 투여가 가능하고, 전신 부작용을 최소화할 수 있다는 장점이 있기 때문이다.
연구팀은 선행연구를 통해 CAR-T 세포 등의 면역세포치료제를 비강으로 투여할 경우, 뇌종양 부위로의 효과적인 전달은 물론 유의미한 항종양 효과까지 나타난다는 사실을 이미 확인한 것으로 알려졌다. 이는 기존의 종양 내 직접 주입이나 정맥 투여 방식의 한계를 극복할 수 있는 새로운 면역세포 전달 전략의 가능성을 시사한다.
다만 현재까지의 연구는 비강투여의 가능성을 제시하는 단계로, 면역세포가 어떤 경로를 통해 뇌 및 종양 부위로 이동하는지에 대한 정확한 전달 기전, 전달 효율을 극대화하기 위한 최적화 전략, 종양미세환경의 면역억제 요소를 극복하기 위한 병합 치료 전략 등에 대한 규명이 필요한 실정이다.
이에 연구팀은 이번 과제를 통해 비강투여된 면역세포의 해부학적·기능적 전달 경로를 명확히 밝히고, 세포 엔지니어링 기술을 접목해 전달 효율을 극대화할 계획이다. 아울러 종양미세환경 내 면역억제 세포를 조절하는 물질을 병용 투여하여 항종양 효과를 한층 높이는 전략을 수립하고자 한다.
현재 비강투여 면역세포의 뇌 내 전달 및 항종양 효과에 대한 기초 전임상 데이터를 확보한 상태이며, 이를 바탕으로 전달 경로 추적과 미세환경 변화 분석 등 심화 후속 전임상 연구를 수행하고 있다.
면역세포의 뇌 전달 기전을 규명하고 이를 최적화하는 것은 향후 다양한 면역세포치료제 및 면역조절제에 적용 가능한 범용 플랫폼 기술로 발전할 수 있을 것으로 기대된다. 뇌 전이암 및 기타 중추신경계 질환 치료로의 확장 가능성도 있다는 평가다.
안스데반 교수는 "종양 내 직접 주입이나 전신 투여의 한계를 넘어, 환자 부담이 적고 반복 투여가 가능한 비강투여 기반 면역세포치료를 통해 교모세포종 치료의 새로운 가능성을 열고자 한다"며, "비강투여 면역치료의 전달 기전과 최적화 전략을 확립해, 향후 실질적인 치료 대안을 제시하고 싶다"고 말했다.
한편, 안 교수는 뇌종양을 세부전공인 신경외과 전문의로서, 뇌종양 중에서도 예후가 불량하고 치료 선택지가 제한적인 악성 뇌종양인 교모세포종, 신경교종 및 뇌전이암을 전문적으로 진료하고 있다.
종양 절제술 이후 항암 및 방사선 치료를 포함한 다학제 치료를 시행함과 동시에, 기존 표준치료의 한계를 극복하기 위한 새로운 치료 전략 개발에 주력해왔다. 면역항암치료 시대에 맞추어 CAR-T 세포치료, 감마델타 T 세포치료 등 면역세포치료제를 중심으로 한 중개연구를 수행하고 있다.
최근에는 비강투여 기반 전달 전략을 포함한 뇌 표적 면역치료 개발을 주요 연구 분야로 삼고 있으며, 도준상 서울대학교 공과대학 재료공학부 교수, 최혜연 가톨릭대학교 의과대학 미생물학교실 교수와 공동연구를 통해 면역학적 기전과 전달 전략을 융합한 연구를 진행 중이다.
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