[한국기술뉴스] 성균관대(총장 신동렬) 융합생명공학과 박우람 교수 공동 연구팀(차의과대학교 의생명과학과 한동근 교수, 성균관대학교 글로벌바이오메디컬공학과 박천권 교수)은 다기능성 하이브리드 나노입자와 비가역적 전기천공법을 이용하여 종양의 치료 및 재발 억제가 가능한 신규 병용 면역치료법을 개발하는 데 성공했다.

면역치료는 우리 몸의 면역세포를 활성화해 종양과 싸울 수 있게 해주는 치료법을 말한다. 최근 면역세포의 활성화를 위해 다양한 약물을 면역세포에 전달하는 기술이 연구되고 있다. 이번 연구에 사용된 면역활성 물질은 CpG 올리고핵산이며 항원제시세포인 수지상세포와 대식세포의 면역 활성물질로 잘 알려져 있다. 하지만 CpG 올리고핵산은 면역세포의 내부에 존재하는 톨유사수용체와 결합해야 면역세포의 활성화를 이끌 수 있다.

연구진은 세포의 내부에 쉽게 들어갈 수 있는 나노입자의 특성을 이용하여 나노입자의 표면에 CpG 올리고핵산을 부착하여 하이브리드 나노입자를 설계하였고 시험관 실험을 통해 나노입자가 효과적으로 면역세포 내부에 CpG 올리고핵산을 전달한다는 사실을 밝혔다. 면역세포의 세포 내 유입 경로를 분석해본 결과 CpG 올리고핵산은 세포막을 쉽게 투과할 수 없었지만, CpG 올리고핵산을 부착한 나노입자의 경우 면역세포에 존재하는 수용체와 결합하여 쉽게 면역세포 내부로 전달되는 것이 확인되었다. 또한 종양 내 주입 후에도 나노입자에 부착된 CpG 올리고핵산은 장기간 종양에 존재하며 치료 효과는 높이고 부작용은 감소시켰다.

또한 다기능성 하이브리드 나노입자는 산화철과 금으로 코어/쉘 구조로 구성되어 있어 자기공명영상(MRI)과 컴퓨터단층촬영(CT)을 통한 동시 영상화가 가능하기 때문에 의료 영상 기술을 적용하면 더욱 정밀하고 효과적으로 종양을 치료할 수 있을 것으로 기대된다.

이러한 다기능성 나노입자를 이용하여 강한 전기장으로 암세포의 사멸을 유도할 수 있는 기술인 비가역적 전기천공법을 병용 치료해준 마우스 대장암 및 유방암 모델에서 종양의 성장 억제와 면역세포의 활성을 분석한 결과 면역세포의 활성이 상승한 것을 밝혔다. 특히 마우스 대장암 모델에서는 병용 치료 시 100%의 마우스 생존율을 보였으며 치료된 마우스에 대장암세포의 재접종을 통하여 메모리 T 세포가 대장암을 인식하여 종양의 생성을 막았음을 밝혔다. 이는 이 기술이 암의 치료뿐만 아니라 암의 재발을 억제할 수 있음을 의미한다. 

박우람 교수는“효과적인 면역치료를 위하여 나노기술, 면역학, 의료영상, 및 의료기기와 같은 다학제적 접근을 통해 우수한 면역항암 병용 치료법을 개발할 수 있었다”라며 “암 환자에게 도움이 될 수 있는 다양한 의료기술 개발을 목표로 신규 고기능성 나노의약품에 연구에 매진하고 싶다”라며 후속 연구계획을 설명했다.

과기정통부 및 한국연구재단 중견연구사업으로 수행된 이번 연구 결과는 생체재료 분야 학술지 Biomaterials(IF: 15.304)에 8월 26일 온라인 게재되었다.