본인이 가진 면역세포를 활용해 암세포를 없앨 수 있는 방법이 개발됐다. 각종 암을 선택적으로 치료하는 맞춤형 암 치료의 새로운 길을 제시할 것으로 기대된다.
UNIST(총장 이용훈) 생명과학과 강세병·박성호 교수 공동 연구팀은 자연 살해(Natural Killer, NK) 세포와 암세포를 동시에 인지해 안전하고 효율적으로 표적 암세포를 공격하는 ‘NK 세포 전달 나노드론(NKeNDs)’을 개발했다. 실제 동물실험을 통해 NK 세포를 암세포에 도달하게 만들어 암 조직 성장을 억제시킬 수 있음을 확인했다.
그림1. 암세포 특이적 NK 세포 전달 나노드론 (NKeNDs)
NK 세포는 종양의 특이적인 신호를 탐지하고 강력한 독성으로 암세포를 소멸시키는 항암 면역세포다. 하지만 암세포까지의 이동이 어렵고, 생존하기 어렵다는 문제점을 가진다. 연구팀은 NK 세포를 활성화시키고, NK 세포를 특정 암세포로 전달해 사멸을 유도할 수 있는 ‘NK 세포 전달 나노드론’을 설계했다.
연구팀은 NK 세포의 표면 단백질인 CD16과 암세포의 표피에 과도하게 존재하는 표피 성장 인자 수용체를 동시에 표적하도록 만들었다. 표피 성장 인자 수용체는 정상 세포의 생존, 분화, 성장을 조절하는 데 관여하지만, 과하게 생성될 경우 각종 암을 발생시킬 수 있다.
그림2. 암세포주 특이적으로 NK 세포 전달 나노드론 (NKeNDs)에 의한 NK 세포 활성화 확인
연구팀은 먼저 나노 크기(100nm 이하)의 입자 형태 물질인 AaLS 표면에 NK 세포를 인지하는 단백질과 표피 성장 인자 수용체를 인지하는 단백질을 융합시켜 나노드론을 개발했다. NK 세포가 특정 암세포를 더 특이적으로 인지하고 공격하도록 만든 것이다.
기존 연구에서는 NK 세포를 직접 변형하거나 배양해 환자의 몸에 주입했다. 하지만 이번 연구에서는 나노드론을 이용해 환자 본인이 가지고 있는 NK 세포를 활성화하고 암 발생 부위에 전달해 치료하도록 만들었다. 기존 방식에 비해 높은 활용도와 비용 절감을 실현할 수 있을 것으로 보인다.
연구팀은 개발된 NK 세포 전달 나노드론의 효과를 난소암과 유방암 세포가 주입된 동물실험을 통해 입증했다. 특히 난소암 세포가 이식된 쥐 모델에서 NK 세포와 인간의 면역세포를 함께 투여한 경우 암세포의 성장이 크게 억제되는 것을 확인했다.
그림3. 마우스 종양 모델에서 NK 세포 전달 나노드론 (NKeNDs)의 NK 세포 매개 항종양 효과 확인
강세병 생명과학과 교수는 “이번 연구로 NK 세포의 이동이나 생존 등 각종 문제를 극복하고, NK 세포 전달 나노드론을 통한 면역 치료의 새로운 가능성을 제시했다”라며 “암 특이적 면역 세포 유도 등 추가 연구를 통해 다양한 종류의 암을 선택적으로 치료하는 맞춤형 치료 방안에 새로운 기회를 제공할 것”이라고 기대했다.
이번 연구에는 UNIST의 박성국 박사와 김효정 박사가 공동 1저자로 참여했다. 이 연구 결과는 세계적 학술지인 “나노 투데이(Nano Today)”에 12월 2일 온라인 게재됐다.
연구 수행은 과학기술정보통신부 한국연구재단 중견 연구와 창의도전 연구, 대학중점연구소 (세포간 신호교신에 의한 암제어 연구센터), SRC 대사스트레스 세포대응 연구센터, 울산시 지원을 받아 이뤄졌다.
