나노과학기술원(SAINT) 임용택 교수 연구팀(제1저자 최진호 박사과정생)이 비장을 정밀 표적하여 골수구계 조혈작용을 항암 면역 표현형으로 역전시키는 ‘훈련면역 매개 비장 골수구계 전환 나노플랫폼(t-SMC)’을 개발했다고 밝혔다.

일반적으로 암세포는 증식 과정에서 전신 면역체계를 교란한다. 특히 면역세포를 생성·조절하는 핵심 사령탑인 비장(Spleen)을 자극하여, 암세포를 공격해야 할 백혈구 계열 세포들을 오히려 종양 성장을 돕는 ‘친(親)종양성 면역세포’로 변질시킨다. 이로 인해 외과적 수술로 암 조직을 제거하더라도, 변질된 면역 환경 탓에 암이 쉽게 재발하거나 전이되는 한계가 있었다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 엔지니어링 미생물 복합체인 ‘t-SMC’를 개발했다. 연구팀은 훈련면역을 유도하는 마이코박테리아의 표면을 정밀하게 다듬은 뒤, 정맥 투여 시 안정적으로 비장까지 도달할 수 있도록 인체 혈청 알부민을 코팅하는 ‘탈피 및 마스킹(peeling-off and masking-up)’ 전략을 적용했다. 여기에 생체 내 효소에 의해 활성화되는 면역증강제(TLR7/8 agonist)를 탑재하여 비장 내부의 면역세포에 선택적으로 전달되고 리프로그래밍 하도록 설계했다.

전달된 복합체는 비장 내 대식세포 및 골수외 조혈모세포의 후성유전학적 상태를 재프로그래밍하여 강력한 ‘훈련면역(Trained Immunity)’을 유도한다. 즉, 암세포의 신호에 의해 억제되어 있던 면역세포들을 암세포를 정밀 타격하는 ‘항암 면역 전사’로 재훈련시키는 원리다. 특히 훈련면역은 특정 암 항원에 국한되지 않고 광범위하게 작용하는 선천면역의 특성을 지닌다. 비장에서 훈련을 마친 골수계 면역세포들은 혈류를 타고 종양 부위로 이동해, 암 주변의 억제된 미세환경을 면역 반응이 활발한 공격적인 염증 환경으로 전환시킨다.

대장암 수술 재발 동물 모델에 수술 전 t-SMC를 투여하고 기존 면역항암제(αPD-L1) 및 표준 항암화학요법(옥살리플라틴)을 병용 투여한 결과, 실험군의 50%에서 암 재발이 완전히 억제되었으며 62.5%의 높은 장기 생존율을 기록했다. 이는 기존 면역항암제에 반응하지 않던 ‘차가운 종양(Cold Tumor)’ 환경을 치료 반응형인 ‘뜨거운 종양(Hot Tumor)’으로 성공적으로 전환했음을 입증한 성과다.

임용택 교수팀은 “이번 연구는 미생물 기반 나노플랫폼을 통해 면역 조절 허브인 비장의 기능을 정상화하고 암 재발을 효과적으로 억제할 수 있음을 입증한 것”이라며 “동일 개념의 나노면역공학적 기반 항암면역치료제를 후속으로 개발하고 있으며, 이러한 기술들은 향후 수술 전 투여하는 선행 보조 면역요법(Neoadjuvant)으로 발전해 난치성 암 환자들의 생존율과 치료 반응률을 획기적으로 높일 수 있을 것으로 기대된다”고 전했다.

본 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단(NRF) 및 기초과학연구원(IBS)의 지원을 받아 수행되었으며, 재료과학 및 나노바이오 분야 세계적 권위지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 최신호 온라인 게재되었다.

'Peeling-off and Masking-up' 전략으로 개발된 유전자 조작 트로이 마이코박테륨은 강력한 비장 골수세포 생성 전환체로 작용한다. 

비장을 표적하는 이 나노의약품은 훈련면역을 유도해 면역을 억제하던 골수성 세포를 종양을 공격하는 항종양 효과세포로 전환한다. 

이를 수술 전에 투여하면 수술 후 암 재발을 효과적으로 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 기존 면역관문억제제에 반응하지 않던 불응성 암 환경의 치료 반응성도 크게 높일 수 있다.

논문 게재 성과

SKKU RESEARCH STORY

Anisotropic Masked Mycobacterium Potentiates Amplified Antitumor Trained Immunity via Spleen Targeting and Myelopoiesis Conversion

 Advanced Materials 원문 보기 (DOI) 

 임 

 임용택 교수 

 Contact: yongtaik@skku.edu 

출처 : 에스프레스(S-PRESS)(https://www.spressnews.com)