고형암 치료에 탁월한 나노입자 항암 백신 개발

KAIST 전상용 교수팀, 암 속의 암연관섬유아세포 표적 백신 제시

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국내 연구진이 췌장암, 대장암 등 고형암*을 포함한 암 치료에 범용적으로 활용할 수 있는 새로운 나노입자 백신을 개발했다.

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* 고형암(solid cancer) : 췌장암, 대장암, 등 장기에서 발생하는 암

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한국보건산업진흥원(원장 차순도, 이하 진흥원)은 KAIST 생명과학과 전상용 교수와 신호철 박사과정 및 김유진 박사가 암 연관 섬유아세포(cancer-associated fibroblasts, CAFs)*를 표적으로 하여 다양한 암종에서 효능을 보이는 항암 치료용 나노백신** 개발에 성공했다고 밝혔다.

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* 암 연관 섬유아세포(cancer-associated fibroblasts, CAFs) : 면역저해 환경을 조성하여 암의 성장과 전이에 핵심 역할을 수행하는 세포

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**나노백신(nanovaccine) : 나노입자의 형태로 인체에 전달하는 백신

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종양미세환경(tumor microenvironment, TME)*은 항암제들의 효능을 제대로 발휘되지 못하게 하는 큰 장벽 중 하나다. 암 연관 섬유아세포(CAFs)는 이러한 종양미세환경을 형성하는 대표적인 세포로서, 면역저해환경을 조성하여 암의 성장과 전이에 핵심적인 역할을 한다. 따라서, CAFs를 표적하여 제거하는 전략은 암을 치료하는 좋은 접근이 될 수 있다.

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* 종양미세환경(tumor microenvironment, TME) : 암세포를 제외하고 종양을 이루는 기질 세포, 면역 세포, 혈관 세포 등 다양한 세포와 동시에 이들이 분비하는 화학물질들을 총괄하여 부르는 개념

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KAIST 연구팀은 CAFs에서 발현하는 대표적인 단백질인 fibroblast activation protein alpha(이하 FAP)에 대해 T세포 면역반응을 일으켜서 CAFs를 효과적으로 제거할 수 있는 나노백신을 개발했다.

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연구팀은 인실리코(in silico) 모델*을 이용하여 FAP 단백질에 대한 펩타이드 항원들을 예측했고, 이후 예측된 펩타이드 항원들을 지질나노입자에 도입하여 나노백신 형태로 합성 제조하는데 성공했다.

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* 인실리코(in silico) 모델 : 컴퓨터의 프로그램을 통한 가상실험 모델

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연구팀은 개발한 CAFs 표적 나노백신이 생쥐 췌장암 및 대장암 모델에서 암 성장을 효과적으로 억제하는 것을 확인하였다. 또한, 해당 나노백신은 암이 폐로 전이되는 것도 효과적으로 억제할 수 있었다. 나아가, 저분자 항암제인 독소루비신*과 병용 투여 시 항암 효능이 향상되었으며 연구진이 개발한 CAFs 나노백신이 항암제의 종양 내 투과를 증가시키는데 활용될 수 있음을 입증하였다.

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* 독소루비신 : DNA 염기쌍 사이에 삽입되어 DNA의 복제를 막는 기작으로 사용되는 저분자 항암제

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KAIST 생명과학과 전상용 교수는 “본 연구에서 개발한 CAFs 표적 나노백신은 대부분의 암에 적용할 수 있는 범용 항암 나노백신이며, 특히 CAFs에 의해 만들어진 촘촘한 세포외기질*로 인해 항암이 제한적이었던 암종의 항암제 투과율 및 치료 효능을 대폭 높일 수 있을 것”이라고 설명했다. 또한, “CAFs 표적 펩타이드 및 나노백신은 단독 치료용 항암 백신으로 사용이 가능할 뿐만 아니라, 기존 항암제와의 병용요법에도 적용이 가능하며 그 활용범위가 높은 기술이다. 본 기술에 대한 특허출원을 마쳤고 추후 개발을 통해 백신의약품으로 개발된다면 경제적 파급력도 클 것으로 기대한다.”라고 밝혔다.

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* 세포외기질(extra cellular matrix, ECM) : 세포가 붙어서 살아가기 위하여 분비하는 생체고분자 집합체로, 세포 사이의 틈을 물리적으로 메워주는 역할을 함

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이번 연구는 보건복지부 질병중심 중개연구사업(의료수요연계형 중개연구)의 지원을 받아 수행되었고, 나노분야 세계적 권위지인 ACS Nano에 5월 15일 게재되었다.

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※ 연구성과 게재 논문 정보

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- 저널명: ACS Nano (IF 18.027)

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-논문명: Nanovaccine Displaying Immunodominant T Cell Epitopes of Fibroblast Activation Protein Is Effective Against Desmoplastic Tumors

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- 저자정보: (제1저자) 신호철 (KAIST 생명과학과), 김유진 박사 (KAIST 생명과학과)

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(교신저자) 전상용 교수 (KAIST 생명과학과)

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<자료 문의> KAIST 생명과학과 전상용 교수 (042-350-2634)