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미세침으로 항체 전달…파스처럼 붙이는 ‘흑색종 치료 기술’ 개발

작성 2016.03.28 13:42 ㅣ 수정 2016.03.28 14:36
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악성 흑색종은 피부암 중 가장 높은 치사율과 전이율로 악명이 높다. 과학자들은 오랫동안 악성 흑색종을 효과적으로 치료하기 위한 방법을 찾는데 매달려왔다.

실제 매년 미국과 영국에서는 각각 7만6000명과 1만4500명이 흑색종 진단을 받고 있다.

이는 국내도 마찬가지다. 건강보험심사평가원은 국내 흑색종 환자는 2009년 2819명에서 2013년 3761명으로 33.4%나 증가했다고 보고하고 있다.

흑색종은 조기에 발견되면 5년 상대생존율이 98%가 넘지만, 진단과 치료 전에 전이되면 그 생존율이 16.6%로 급감한다고 전문가들은 말한다.

5년 상대생존율은 같은 연령대의 일반인과 암 환자의 5년 생존율을 비교한 것으로 암 상대생존율이 100%라면 일반인의 생존율과 같다는 의미다. 이는 생존율 계산에 암 이외의 원인으로 사망한 환자의 경우를 보정하기 위한 것이다.

노스캐롤라이나주립대 연구팀은 오랜 연구를 거쳐 이런 흑색종에 직접 ‘면역 치료’ 약물을 전달할 수 있는 피부 패치를 개발했다.

이 피부 패치는 수많은 미세침이 부착돼 있는데, 이를 이용한 치료가 다른 면역 치료법보다 훨씬 더 효율적으로 흑색종을 표적으로 삼고 있음을 발견했다.

일반적으로 흑색종은 수술이나 화학 요법, 혹은 방사선 요법으로 치료하지만, 이 피부암 치료의 새로운 유망 분야는 이와 싸우는 신체 면역체계를 향상시키는 ‘면역 요법’이다.

인간을 비롯한 동물의 면역체계에서 T세포는 암세포를 식별하고 사멸시키도록 설계돼 있다. 특히 최근 들어 더욱 교활해지는 암세포에 맞서기 위해 암 면역 연구는 항체 ‘안티-PD-1’이나 프로그램된 세포 사멸에 초점을 맞추고 있다.

하지만 왕차오 노스캐롤라이나주립대 박사는 “안티-PD-1 항체는 일반적으로 혈류에 주입하므로 효율적으로 종양 부위를 표적으로 삼을 수 없다”면서 “두 번째로는 항체 과용은 자가면역질환과 같은 부작용을 일으킬 수 있다”며 문제점을 지적했다.

이런 문제를 해결하기 위해서 연구팀은 피부암 부위에 무수히 많은 미세침을 통해 안티-PD-1 항체를 전달하는 패치를 개발했다.

이런 미세침은 ‘히알루론산’으로 불리는 생체 친화성 물질로 만들어졌다.

또한 안티-PD-1 항체는 글루코스(포도당)와 접촉할 때 산을 생성하는 효소인 글루코스산화효소와 함께 나노입자에 포함돼 이후 패치 표면 상에 부착되는 미세침에 실렸다.

이렇게 만든 패치는 혈액이 미세침에 흘러 들어갈 수 있게 한다. 이 혈액 속에 있는 글루코스가 천천히 나노입자를 분해해 산을 생성, 글루코스산화효소를 만드는 것이다.

이런 효소는 화학적으로 분해되면서 안티-PD-1 항체를 종양 안으로 방출한다.

이번 연구를 총괄한 구전 박사는 “이 기술은 직접 종양 부위에 항체를 지속적이고 안정적으로 방출하도록 만든 것으로, 종양의 미세 환경에 개선된 안티-PD-1 항체를 지속해서 방출하는 효율적인 방식”이라고 설명했다.

특히 연구팀은 이미 이 패치를 쥐 실험을 통해 성능 확인까지 마쳤다.


이번 기술은 안티-PD-1 항체를 혈류에 주입했을 뿐만 아니라 나노입자를 종양에 주입하는 치료로 비교됐다.

연구 공동저자인 예옌치 박사과정 연구원은 “미세침 패치를 사용한 치료를 받은 쥐들 중 40%가 40일 뒤 살아남았고 남아있는 흑색종이 검출되지 않았지만, 통제군의 생존율은 0%였다”고 말했다.

또한 연구팀은 안티-PD-1 항체와 T세포가 암세포를 공격하는 데 도움을 주는 안티-CTLA-4라고하는 또 다른 항체를 섞어 약물을 만들었다.

왕 박사는 “미세침 패치에 안티-PD-1과 안티-CTLA-4의 혼합 약제를 사용하자 40일 뒤 쥐의 70%가 살아남았고 남은 흑색종이 검출되지도 않았다”고 말했다.

그리고 미세침에서 지속적으로 직접 항체를 방출한 덕분에 과학자들은 상대적으로 적은 투여량으로도 바람직한 치료 효과를 달성할 수 있는 것을 확인했다.

즉, 자기면역질환의 위험을 감소했다고 연구팀은 덧붙였다.

구 박사는 “우리는 이 기술의 개발에 대해 매우 기쁘게 생각하고 있으며 앞으로 추가 연구와 잠재적인 임상 연구를 위한 지원을 원한다”고 말했다.

이번 연구결과는 나노 분야의 저널인 ‘나노 레터스’(Nano Letters) 최신호에 게재됐다.

사진=노스캐롤라이나주립대

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

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