국내 연구진이 체내 면역세포를 활성화시켜 암세포만 정밀타격해 제거할 수 있는 새로운 면역치료법을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST) 테라그노시스연구단 연구팀은 다양한 암의 종류에서 체내 면역세포를 효과적으로 활성화시킬 수 있는 나노입자 개발에 성공했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’에 실렸다. 암이 발생했을 때 치료법으로 지금까지는 주로 외과수술과 화학 항암요법, 방사선 요법 등이 사용되고 있다. 최근 들어 체내 면역세포를 활성화시켜 암세포를 제거하는 면역 항암치료법이 주목받으면서 이와 관련한 연구가 활발하다. 면역 항암치료법이 기존 암치료법들에 비해 부작용이 적다고는 하지만 암세포는 면역세포를 피하거나 숨기는 회피 능력을 갖고 있어서 일부 암 환자에게만 효과가 있다는 한계가 있다. 연구팀은 세포에서 방출하는 나노 크기 입자인 ‘엑소좀’을 이용해 항암면역 나노입자를 개발했다. 이 나노입자는 암세포에만 선택적으로 결합되면서 암세포라는 것을 알려주는 표적 신호를 보내게 되고 이 표적신호 때문에 노출된 암세포는 면역세포를 회피해 숨지 못해 결국 제거된다. 특히 이번에 개발된 엑소좀은 종양 환경이 산성일 때 암세포 표면에 표적 신호 단백질을 활성화키고 암이 원래 갖고 있는 면역 회피능력을 무력화시킨다. 특히 일부 암에만 적용되는 것이 아니라 유방암, 대장암, 림프종 등 다양한 암에서 뛰어난 항암면역을 일으켜 암을 제거하는 것이 확인됐다. 또 기존 면역항암제를 함께 투여할 경우 암에 대한 기억 면역을 유도해 암의 재발까지 막을 수 있다는 것도 확인됐다. 김인산 KIST 박사는 “이번 연구결과는 체내 면역세포에 대한 암세포의 신호 강화를 유도함으로써 기존 항암 면역치료법이 갖고 있는 한계를 극복할 수 있게 해줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우리 몸은 이상 세포가 생겨도 자체적인 면역 기능으로 없애버린다. 이상 세포가 암으로 자랄 수 없도록 말이다. 반대로 암세포 입장에서는 우리 몸의 면역 기능을 잘 회피해야 죽지 않고 살아남을 것이다. 실제로 암세포는 면역 기능을 회피하기 위해 다양한 전략을 이용한다. 그중 하나로 암세포가 ‘생물학적 드론’을 활용한다는 연구 결과가 최근 국제학술지 네이처에 발표됐다.몸속 세포들은 다양한 크기의 지질막으로 둘러싸인 작은 주머니를 세포 밖으로 내놓는데 이를 ‘엑소좀’이라고 한다. 연구 결과에 따르면 암세포는 엑소좀이라는 구조물을 드론처럼 미리 멀리 띄워 보내서 몸 안에 있는 면역세포, 특히 ‘T림프구’를 지치게 만든다. 지친 T림프구는 결국 암세포에 도달하지도 못하거나 겨우 도달해도 힘이 빠져 암세포와 싸울 능력을 잃어버리게 된다. 세포들은 엑소좀을 내놓을 때 원래 세포들이 각자 갖고 있는 표식자를 엑소좀 표면에도 붙여서 내보낸다. 정상세포는 엑소좀을 많이 분비하지 않지만 암이 생기면 분비량이 늘어난다. 연구진은 ‘면역관문억제제’ 치료를 받는 악성 흑색종 환자의 혈액에서 엑소좀을 수집해 분석했다. 그 결과 악성 흑색종 암세포 표면에 있는 단백질 ‘PD-L1’이 엑소좀 표면에도 많이 있는 것을 확인했다. 원래 암세포는 세포 표면에 PD-L1이 나타나게 한다. PD-L1이 암세포 주변에 있는 T림프구 표면의 ‘PD-1’과 결합하면 T림프구 기능이 억제된다. 즉 암세포가 면역억제 물질을 표면에 많이 나타나게 하면 결과적으로 면역기능이 억제돼 우리는 암세포를 죽일 수 없게 된다. 면역관문억제제는 PD-1과 PD-L1 결합을 방해해 면역 기능을 다시 살리고 이를 통해 면역세포가 암세포를 다시 죽일 수 있게 만든다. 그런데 암세포는 엑소좀에도 PD-L1을 붙여서 면역 기능을 억제할 수 있다. 암세포에서 분비된 엑소좀은 혈액을 타고 먼 거리의 T림프구와 결합해 기능을 억제할 수 있다. 즉 암세포가 수많은 엑소좀을 퍼뜨리면 마치 많은 드론을 멀리 띄워 보내는 것처럼 몸 전체 T림프구 기능을 억제할 수 있게 된다. 그럼 암세포가 내놓는 드론에 어떻게 대처해야 할까. 엑소좀을 빨리 발견할 수 있다면 암을 조기에 발견할 수 있다. 간단한 혈액검사로 암 진단이 가능해지는 것이다. 또 혈액은 치료 과정 중에서 쉽게 얻을 수 있어 엑소좀 변화를 쉽게 살펴볼 수 있다. 즉 치료 효과를 더 빨리, 실시간으로 볼 수 있는 것이다. 그래서 암의 진행·재발 여부도 빨리 발견할 수 있게 된다. 엑소좀 표면 표식자와 내용물을 측정할 수 있으면 면역관문억제제나 분자표적치료제 효과도 미리 가늠해 볼 수 있다. 아직은 엑소좀에 대해 알려지지 않은 부분이 많지만 관련 기술이 빠르게 발전하고 있다. 엑소좀은 악성 흑색종뿐만 아니라 폐암이나 유방암에서도 분비되는 것으로 알려져 있다. 이 분야에 대한 더 많은 관심이 필요한 이유다.

과학기술이 발전하면서 난치병 중 하나인 암을 정복하려는 기술도 다양하게 등장하고 있다. 각종 항암기법이 등장하고 있음에도 불구하고 암 성장과 전이를 효과적으로 막을 수 없는 것은 암세포가 정상세포보다 두껍고 치밀하게 구성돼 있어 약물이 쉽게 침투하지 못한다는 것이다.한국과학기술연구원(KIST) 테라그노시스연구단 김인산, 양유수 박사팀은 암세포 주변에 두껍고 치밀한 외벽을 효과적으로 분해해 약물을 쉽게 전달함으로써 암 성장을 억제할 수 있는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 최신호에 실렸다. 연구팀은 세포간 정보교환을 위해 분비하는 나노 크기의 물질인 ‘엑소좀’에 주목했다. 연구팀은 세포외벽을 분해하는 효소의 일종인 ‘히알루로니다아제’를 만들어 내는 엑소좀을 개발해 냈다. 이번에 개발된 효소 엑소좀은 암세포 주위 세포외벽을 효과적으로 분해해 약물과 면역세포의 침투를 증가시키는 것으로 확인됐으며 종양을 유발시킨 생쥐에게 투여한 결과 암세포 성장이 멈추는 것도 확인했다.히알루로니다아제는 세포막 표면에서 만들어지는 단백질로 활용도는 높지만 정제조건이 까다로와 만들기가 쉽지 않았다. 외국에서도 히알루로니다아제를 활용한 암 연구가 진행되고 있지만 이번 KIST 연구진은 히알루로니다아제를 엑소좀 막과 결합시켜 암 치료에 좀 더 효과를 보이는 것으로 조사됐다. 실제로 이번에 개발된 효소 엑소좀은 암세포 장벽을 쉽게 무너 뜨려 면역세포가 암 조직 내로 침투하는 정도를 높였으며 독소루비신 같은 항암제가 암세포 깊이 전달돼 항암 효과를 높일 수 있음을 보였다. 양유수 박사는 “이번 연구를 통해 막단백질 치료제로서 엑소좀의 활용 가능성을 확인할 수 있었으며 히알루로니다아제를 포함한 엑소좀은 항암 치료제 및 약물 전달체로 활용이 가능할 것으로 기대된다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

경북대 교수팀이 피 한 방울로 유방암을 조기 진단하는 기술을 개발했다. 경북대는 백문창 의학전문대학원 분자의학교실 교수팀이 혈액에 존재하는 나노 입자인 엑소좀을 이용한 유방암 조기진단과 예후 예측 기술을 세계 최초로 개발했다고 16일 밝혔다. 주로 세포에서 분비되는 100㎚ 크기 엑소좀은 단백질과 리보핵산(RNA)을 포함하고 있어 세포 성질과 상태를 대변하는 아바타(Avatar) 역할을 하므로 질병 진단과 치료에 효과적으로 이용할 수 있다. 백 교수팀은 암세포에서 분비되는 엑소좀에 특이하게 많이 나타나는 Del-1(전이촉진인자) 단백질을 한 방울보다도 적은 양인 약 2㎕ 혈액으로 측정해 암을 진단하는 기술을 개발했다. 유방암을 진단하는 데 쓰는 기존 바이오마커(bio-marker)는 유방암 4기에만 높은 민감도를 보여 조기암 진단에 어려움이 있다. 그러나 이 기술은 민감도가 훨씬 높아 모든 진행 단계에서 유방암 진단이 가능하고 예후를 예측할 수 있다고 백 교수팀은 설명했다. 백 교수는 “혈중 엑소좀 바깥쪽에 있는 Del-1 단백질을 이용한 기술로 암을 신속하게 진단할 수 있을 뿐 아니라 유방암 0기 상피내암 상태까지 측정할 수 있다”며 “이 기술을 실용화하면 간단한 혈액 검사로 암 조기진단이 가능해 환자 고통과 비용을 줄일 것으로 기대한다”고 말했다. 이 연구 성과는 암 연구 분야 국제학술지인 ‘클리니컬 캔서 리서치’(Clinical Cancer Research) 4월호 오프라인판과 ‘온코타겟’(Oncotarget) 지난달 23일자 온라인판에 실렸다. 연구팀은 특허 출원을 마치고 상용화를 위해 관련 회사로 기술을 이전했다. 또 미국인 유방암 시료 분석을 위해 미국 버지니아 대학 리처드 샌튼 교수와 공동연구를 하고 있다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

국내 연구진이 세계 최초로 ‘엔도좀’, ‘엑소좀’, ‘리소좀’ 등 생체 세포 속에 있는 소기관들을 빛으로 제어하는 데 성공했다. 세포 소기관은 세포의 성장이나 이동, 분화, 사멸은 물론 신경전달 등 거의 모든 생명 현상에 관여하고 있기 때문에 이번 연구는 암과 신경질환 치료에 새로운 해법을 제시했다는 평가를 받고 있다. ●허원도 교수팀 ‘생체막 올가미’ 개발 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단 허원도(카이스트 생명과학과) 교수팀이 엔도좀 등 세포 속 소기관들의 움직임을 빛으로 자유롭게 조절할 수 있는 ‘생체막 올가미’라는 광(光)유전학 기술을 개발했다고 17일 밝혔다. 이번 연구 성과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘네이처 케미컬 바이올로지’ 최신호에 발표됐다. 세포 내 물질의 수송은 복잡하게 움직이는 막 구조 세포 소기관들이 담당하고 있지만, 그동안은 이들의 움직임을 제어할 방법이 없어 세포 관련 연구가 활발하지 못했다. 연구팀은 세포 소기관의 생체막 성분인 ‘랩(Rab) 단백질’을 푸른색 빛에 반응하는 단백질과 결합해 일종의 올가미를 만들었다. 이 올가미를 이용할 경우 푸른색 빛을 비추면 세포 소기관들이 서로 뭉쳐 움직이지 않고, 빛을 끄면 활발하게 움직인다. ●“최소 자극으로 각종 질병 치료” 연구진은 실험 동물의 암세포와 신경세포에 생체막 올가미를 주입한 뒤 푸른색 빛을 비추자 세포 소기관들이 서로 응집해 이동이 일시적으로 정지돼 암세포와 신경세포의 성장이 멈추는 것을 확인했다. 허 교수는 “이번 연구는 약물이나 전기자극이 아닌 빛을 비추는 최소한의 자극으로 살아 있는 세포 속에 있는 소기관을 움직일 수 있게 해 적외선이나 미세한 광원을 이용해 신경세포 재생이나 생체막 이상으로 생기는 각종 질병을 치료할 수 있는 단초를 마련했다는 데 의미가 있다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr