면역세포 공격 피하는 암세포 잡는다…이중 표적 mRNA 암 백신 개발

성균관대

게티이미지뱅크 제공

암세포가 인체 면역시스템의 공격을 피해 달아나는 현상을 차단하는 새로운 방식의 메신저리보핵산(mRNA) 암 백신이 개발됐다. 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 팬데믹에서 활용됐던 mRNA 백신이 암 치료에서도 활용될 가능성을 국내 연구진이 제시한 셈이다. 

성균관대는 권대혁·양유수 융합생명공학과 교수 연구팀이 바이오기업 'MVRIX'와 공동으로 수지상세포와 암세포를 동시에 겨냥하는 이중 표적 mRNA 암 백신 플랫폼을 개발했다고 24일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 'ACS 나노'에 17일 게재됐다.

mRNA 암 백신은 암세포의 정보를 담은 mRNA를 몸에 넣어 인체의 면역시스템이 암을 공격하도록 훈련시키는 치료법이다. 기존 백신은 면역 반응의 사령탑 역할을 하는 수지상세포에만 mRNA를 전달했다. 수지상세포가 암세포 정보를 학습해 공격 명령을 내리는 방식이다. 암세포가 백신이 인식하는 표적 정보를 스스로 없애버리는 '항원 회피'를 일으키면 면역시스템이 암세포를 알아보지 못해 치료 효과가 급격히 떨어졌다.

연구팀은 수지상세포와 췌장암·방광암 등 암세포 모두에 많이 존재하는 'DEC-205' 단백질에 주목했다. DEC-205는 수지상세포와 암세포 양쪽 표면에 모두 많이 붙어 있는 단백질이다. 연구팀은 DEC-205를 길잡이 삼아 백신이 두 종류의 세포에 동시에 도달하도록 설계했다. 

수지상세포에 도착한 mRNA는 면역시스템에 암세포 공격 명령을 내리고 암세포에 도착한 mRNA는 암세포 스스로 표적 단백질을 만들어 표면에 드러내도록 강제한다. 암세포가 표적을 숨기더라도 백신이 다시 표적을 만들게 해 기존 백신의 약점이었던 항원 회피 문제를 원천적으로 차단할 수 있다.

연구팀은 mRNA를 세포까지 실어 나르는 초미세 지방 캡슐인 지질나노입자(LNP)에 DEC-205를 찾아가는 항체를 장착했다. 혈액 속 콜레스테롤 운반 단백질의 성질을 이용해 항체가 캡슐 표면에 저절로 달라붙도록 만들어 복잡한 화학 처리 없이 제작할 수 있다. 캡슐은 기존 방식보다 암 조직에 mRNA를 훨씬 많이 전달했다.

동물실험에서 이중 표적 백신의 항암 효과와 재발 방지 능력이 모두 확인됐다. 대장암이 걸린 동물에 이중 표적 백신을 두 번 투여하자 암세포를 공격하는 T세포가 대거 늘어나며 강력한 종양 억제 효과가 나타났다. 유방암이 걸린 동물에서도 생존 기간이 크게 늘었고 독성 부작용은 확인되지 않다. 

특히 종양을 제거한 뒤 암세포를 다시 이식했을 때 백신을 맞은 그룹에서는 암이 다시 자라지 않았다. 면역시스템이 암세포를 기억해 재발을 막는 '면역 기억'이 형성됐다.

양유수 교수는 "면역세포에 표적을 교육하는 동시에 암세포가 표적을 숨기지 못하도록 강제하는 두 가지 전략을 하나의 플랫폼에 담아냈다"며 "환자 개개인의 특성에 맞춘 차세대 면역 항암 전략으로 발전시켜 나갈 계획"이라고 말했다.

왼쪽부터) 성균관대 양유수 교수, 권대혁 교수, 한국과학기술연구원 김예리 박사, 성균관대 박원범 박사. 성균관대 제공

<참고> 
doi.org/10.1021/acsnano.5c20535

[임정우 기자 jjwl@donga.com]