유전자 치료-면역 치료 융합한 차세대 듀얼(dual) 항암치료제 개발

- 암세포 사멸 유도 유전자와 종양 억제 효능 높이는 융합형 듀얼 항암 나노입자

- 난치성 암 정복 위한 신개념 치료제 개발의 새로운 길 열려

▲(왼쪽부터) 박우람 교수(융합생명공학과), 박천권 교수(글로벌바이오메디컬공학과), 신하은 박사(융합생명공학과)

융합생명공학과 박우람 교수와 글로벌바이오메디컬공학과 박천권 교수 연구팀이 새로운 방식의 암 치료제를 개발했다.

연구팀은 기존 암 유전자 치료의 낮은 치료 효능을 극복하기 위해 두 가지 기능을 가진 융합형 나노입자를 설계하였다. 이 듀얼(dual) 기능성 나노입자는 세포 종류에 따라 각각 다르게 작용한다. 암세포에는 세포 사멸 유전자를 전달하여 직접적인 암세포 사멸을 유도하고 면역세포에는 암세포에 대한 공격 능력을 강화하는 작용을 한다. 이러한 새로운 접근 방식을 통해 연구팀은 기존 암 유전자 치료의 한계를 극복하고 종양 억제 효과를 크게 향상시킬 수 있었다고 전했다.

암세포와 달리 면역세포는 유전자 전달이 쉽지 않은데 특히 자연살해세포와 T세포 같은 효과세포에 유전자를 전달하기 위해 바이러스를 이용한 방법이 주로 사용되었다. 그러나 최근 바이러스를 이용한 유전자 전달 과정에서 면역시스템 과활성화로 인한 부작용이 보고되면서 안전한 생체 적합성 전달체 개발의 중요성이 대두되었다.

한편, 코로나19 백신 플랫폼으로 활용된 지질나노입자(Lipid Nanoparticle, LNP)*는 지질과 유전자로만 이루어진 생체 적합성 전달체로 알려져 있다. 지질나노입자는 매우 안전하고 효과적인 유전자 전달 방식으로 주목받고 있지만 면역세포에 대한 유전자 전달 효율이 낮다는 한계점이 있었다.

* 지질나노입자: 지질로 구성된 나노 크기의 입자로, 유전물질이나 약물을 세포 내로 전달하는 데 사용되는 운반체. 생체 적합성이 높고 안정성이 우수하여 유전자 및 약물 전달에 널리 활용됨

박우람, 박천권 교수 연구팀은 지질나노입자에 세포사멸 유전자를 탑재하고 표면에 염증성 대식세포막을 코팅한 새로운 유전자 전달 나노 플랫폼을 개발하였다. 이 플랫폼은 면역세포에 대한 유전자 전달 효율을 높이면서도 암세포 사멸을 유도할 수 있도록 설계되었다. 특히, 세포사멸 유전자의 선택적 전달과 대식세포막의 종양 내 잔류시간 연장 및 사이토카인 함유로 인한 면역환경 활성화 효과를 확인하였다. 이 나노 플랫폼은 유전자치료와 면역치료의 이중 기능을 발휘하는 혁신적인 항암치료제로 검증되었다.

두 교수는 공동 연구팀을 꾸려 난치성 질환 치료제 개발을 위해 생체재료를 활용한 혁신적인 융합 연구를 진행하고 있다. 특히 항암면역치료에 주목하여 종양미세환경의 면역억제 상태를 면역활성 상태로 전환시키는 차세대 치료법 개발에 매진하고 있다. 연구팀은 자연살해세포, 호중구, 대식세포, T세포 등 다양한 면역세포를 조율하는 연구를 통해 면역체계의 항암 활성을 효과적으로 높이고 난치성 암을 극복할 수 있는 새로운 치료 전략을 지속적으로 개발할 계획이다.

이번 연구결과는 약학 분야의 권위 있는 학술지 ‘액타 파마슈티카 시니카 B’(IF: 14.5, JCR 상위 1.62%)에 3월 7일 온라인 게재되었으며 향후 난치성 질환 치료제 개발 분야에서 중요한 이정표가 될 것으로 기대된다.

※ 논문제목: M1-polarized Macrophage-derived Cellular Nanovesicle-coated Lipid Nanoparticles for Enhanced Cancer Treatment through Hybridization of Gene Therapy and Cancer Immunotherapy

※ 저널: Acta Pharmaceutica Sinica B

※ 저자정보: 제1저자: 신하은 박사(융합생명공학과), 교신저자: 박우람 교수(융합생명공학과), 박천권 교수(글로벌바이오메디컬공학과)