암세포 터뜨려 죽이는 나노버블로 면역물질 손상
초음파 감응성 기포로 암 세포막 붕괴 유도 및 항암면역물질 손상 방지
□ 물리적으로 암세포의 사멸을 유도, 암세포에 대한 체내 대항력을 증폭시킬 수 있는 고분자 나노버블이 소개됐다.
ㅇ 한국연구재단(이사장 노정혜)은 박재형 교수(성균관대학교) 연구팀이 초음파를 쬐면 기포가 나오는 나노버블로 암 세포막 파열을 유발, 네크롭토시스 유사 세포사멸을 유도했다고 밝혔다.
□ 세포막을 붕괴시켜 스스로 사멸하는 괴사의 일종인 네크롭토시스(necroptosis)는 카스파아제 등 분해효소가 관여하는 자멸사(apoptosis)와 달리, 단백질 분해나 산화 등이 일어나지 않아 암 표지자나 면역유발물질의 손상을 최소화할 수 있다.
□ 죽어가는 암세포를 면역반응을 활성화시킬 자극제로 이용한다면, 면역관문억제제※의 반응성을 높이는 한편 남아 있거나 전이되었을지 모를 암세포에 대한 체내 면역을 유지하는 데 유리하다.
ㅇ 하지만 대부분의 암에서 네크롭토시스를 유발하는 단백질(RIPK3※) 발현양이 낮아 이를 이용한 치료제 개발에 난항을 겪고 있었다.
※ 면역관문억제제 : T세포가 암세포를 공격대상으로 인지하지 못하게 하는 암세포의 면역회피신호를 억제하는 항체
※ RIPK3 : 네크롭토시스 과정에서 최종적으로 세포막 붕괴를 유도하는 단백질의 활성을 조절하는 인산화효소
□ 이에 단백질이 아닌 물리적 자극으로 네크롭토시스를 유발하고자 하였다. 연구팀은 네크롭토시스가 세포막 파열을 수반하는 데 착안하여 기포를 이용해 암세포를 터뜨리는 고분자를 설계했다.
ㅇ 자가조립형 고분자에 액체 상태의 과불화펜탄을 탑재, 초음파를 쬐어주면 과불화펜탄이 기체로 변하면서 부피가 팽창, 세포막의 붕괴를 유도하는 원리다.
□ 연구팀은 RIPK3 단백질 발현 유무와 상관없이 초음파 조사 시 나노버블에 의해 암세포의 구조가 붕괴되는 것을 공초점현미경을 통해 관찰하였다.
ㅇ 실제 대장암 세포에 나노버블을 처리하면 활성산소를 처리한 경우와 달리, 세포손상에 대응하는 면역유발물질(HMGB1)이 산화되지 않고 다량 방출, 면역세포인 수지상세포의 성숙도를 월등히 높이는 것을 확인했다.
□ 나아가 폐로 암이 전이된 생쥐 모델에 면역관문억제제(PD-L1 항체)와 함께 나노버블을 병용투여한 결과 억제제 단독투여시 보다 종양의 무게가 97% 수준의 감소율을 나타내는 등 반응성이 향상되었다.
ㅇ 종양 내 암세포를 공격하는 면역세포(CD8+ T세포)가 월등히 늘어났고 잔존 암과 전이암의 성장이 확연히 억제되는 것을 통해
ㅇ 나노버블에 의한 네크롭토시스 유도가 결과적으로 면역체계 활성화를 이끌었음을 확인하였다.
□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(중견연구자, 선도연구센터)의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials) 표지논문으로 3월 3일 온라인판에 게재되었다.