SAINT 임용택 교수 연구팀, 동력학적으로 작동하는

면역 기능 조절 약물 세계 최초 개발

성균나노과학기술원(SAINT) 임용택 교수 연구팀(제1저자 진승모, 유연정 박사과정생)이 치료용 면역 세포들이 탈진(exhaustion)을 최소화하면서, 효과적인 항종양 면역을 생성할 수 있게 하도록, 동력학적으로 활성화 기능이 조율된 나노 아주번트(kinetically activating nanoadjuvant; K-nanoadjuvant)를 세계 최초로 개발하였다.

해당 연구 결과는 다학문적 과학 분야 국제 학술지인 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology, IF: 39.213)에 게재되었다.

암 면역 요법을 강화하려면 다양한 면역억제 인자들로 이루어진 암 환경에서 면역세포가 탈진 없이 암세포의 특이적인 정보를 갖고 최적으로 활성화 되어 있어야 한다.

이를 위하여 톨-유사 수용체 작용제(toll-like receptor agonist; TLR agonist)와 같은 선천적 면역을 효과적으로 유도할 수 있는 다양한 약물들이 개발되어 왔지만, 이러한 약물들은 면역 독성 및 면역 세포들의 탈진을 유도하여, 효과적이지 못한 암 면역 요법을 초래하였다. 이는 면역 관문 억제제(immune checkpoint inhibitor)와 같은 최신 항암면역치료제의 효율이 5-30%에 머무는 이유이기도 하다.

임용택 교수 연구팀은 이러한 한계점을 극복하기 위하여 역세포의 엔도/리소좀(endo/lysosome)에 존재하는 특이 감마-인터페론-유도성 리소좀 티올 환원 효소(gamma-interferon-inducible lysosomal thiol reductase; GILT)에 선택적으로 반응하는 링커(linker)를 이용하여 신개념 아주번트소재를 개발하였다.

이를 인체 내 안정성이 증명된 나노 리포솜에 적용하여 특정 장소와 시간에서 작동하는 TLR7/8 agonist(timely-activating TLR7/8a, t-TLR7/8a)를 신규 합성하고, 다양한 톨-유사 수용체 아고니스트들과의 조합을 통해 동력학적으로 면역 활성화 기능이 조율된 나노 아주번트인 K-nanoadjuvant를 개발하였다.

K-nanoadjuvant는 서로 다른 신호전달 루트를 통해, 면역세포를 활성화하는 두 가지의 면역 활성화 약물의 작용 기전을 시간(time), 순서(order), 및 조합 코드(combinatorial code)의 최적화를 통해 동력학적으로 조율함으로써, 비특이적 독성문제를 최소화하면서도 면역세포의 활성화를 극대화할 수 있을 뿐 아니라, 과도한 면역반응에 의해 유도되는 면역세포의 탈진 현상을 극복할 수 있는 나노 리포솜 기반의 신규 면역기능 조절 물질이다.

K-nanoadjuvant는 지속적으로 인터루킨 12(interleukin 12, IL-12)의 분비를 유발하는 비탈진 수지상 세포(non-exhausted dendritic cell)를 효과적으로 유도할 뿐만 아니라, 비탈진 세포독성 T 세포(cytotoxic CD8+ T cell)와 자연 살상 세포(natural killer cell)의 생성을 유도하였다.

K-nanoadjuvant는 3가지 종양 모델(피부암, 폐암, 유방암)에서 단독 요법으로 사용하거나, 면역 관문 억제제인 항 PD-L1 또는 항암제(독소루비신, doxorubicin)와의 병용 요법을 통해, 면역독성 없이 강력한 항종양 면역 효과를 보여주었다.

이 기술은 국내 벤처기업 프로지니어㈜에 기술 이전되어 현재 항암면역 치료제 및 감염성 질환 백신으로 신약 개발 중이다.

임용택 교수는 “K-nanoadjuvant는 면역 독성 문제를 해결하면서 효능을 극대화할 수 있는 플랫폼 기술이며, 인체 내 안전성이 증명된 나노 리포솜 기반의 약물로, 임상 적용 가능성이 매우 높다”며 “종양의 재발/전이를 방지할 수 있는 차세대 항암 면역 치료제로 활용될 가능성이 있다.”고 말했다.

※ 논문명: A nanoadjuvant that dynamically coordinates innate immune stimuli activation enhances cancer immunotherapy and reduces immune cell exhaustion

※ 저널: Nature Nanotechnology