한빛사 인터뷰
- 등록2024-04-15
- 조회1,432
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
3세대 항암제로 불리는 면역항암제는 암세포의 면역회피능을 억제하고 면역T세포의 활성을 강화하여 암세포를 제거하는 개념의 항암치료법 입니다. 기존의 1세대 세포독성항암제의 부작용인 정상세포에 대한 독성과, 2세대 표적항암제의 단점인 재발한 암에 대한 내성에 비하여 3세대 면역항암제는 자가면역반응을 이용함으로 장기간 치료효과가 지속되며 다양한 암종에 적용이 가능하다는 장정을 가지고 있습니다. 면역항암제의 종류는 면역관문억제제, 면역세포치료제, 항암백신, 사이토카인치료제등으로 구분될 수 있으며, 이중 단클론항체 기반 면역관문억제제는 최근 다양한 암종에 대한 임상에서 큰 성과를 보여 암치료의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다.
면역관문억제제가 암 치료의 새 장을 열고 있지만 고가의 치료비와 단일제제 요법의 제한된 반응률(15~20%)로 인해 새로운 치료기법 개발이 절실히 요구되고 있습니다. 예를 들어 면역관문억제제에 반응하지 않는 cold tumor의 경우 병용요법을 통해 hot tumor로 유도하거나 면역세포를 활성화하는 플랫폼 개발이 필요하고, 면역세포의 활성을 억제하는 암미세환경을 극복하기 위해서는 조절제 개발을 통한 반응률 증대 연구가 요구됩니다.
약물전달체는 치료제를 선택적으로 전달하고 방출하여 치료효율을 극대화 하며 부작용을 최소화하기 위해 광범위하게 이용되고 있는 기술로써 코로나 판데믹을 통해 lipid nanoparticle (LNP)기반 mRNA 백신은 약물전달체 개발의 중요성을 잘 보여주고 있습니다. 신개념 기능성 약물전달체 개발은 기존 치료제의 효율증대 뿐만 아니라 새로운 치료법 개발을 가능케 할 수 있는데, 세포치료제(CAR-T cell, CAR-NK cell)는 세포를 약물의 표적으로 보던 개념을 넘어서 약물 담지 및 기능체로서 역할을 부여함으로 약물전달체의 새로운 장을 열고 있습니다.
기존 합성물 기반 약물전달체는 치료제의 탑재, 보존, 전달, 방출을 조절하기위한 도구로 활용되고 있으나 세포독성, 안정성, 표적성 구축에 어려움이 있고, 생체 유래 전달체인 엑소좀은 낮은 독성과 생친화성으로 각광을 받고 있지만 약물의 캡슐화(encapsulation)에 어려움이 있어 실용화가 어려운 실정입니다. 세포치료제는 세포를 약물전달을 위한 도구로 사용하여 새로운 지평을 열고 있지만 제작, 생산에 필요한 높은 비용으로 범용화에 어려움이 있습니다. 전 세계시장 Top 10 판매 치료제의 상당수를 차지하고 있는 항체치료제의 경우, 그 효율을 극대화 시킬 수 있는 약물전달체 플랫폼이 미비한 상황이며, 최근 antibody drug conjugates (ADC) 라는 기술이 항체와 화합물 치료제를 연결하는 개념으로 각광받고 있지만, 이 또한 전달체 기술로 보기에는 한계가 있습니다. 향후, 항체치료제의 치료효율을 높일 수 있는 약물전달체가 개발된다면 새로운 시장 및 치료기술이 개발될 수 있을 것으로 예측됩니다.
본 연구는 치료약물을 치료 부위에 선택적으로 전달하거나 전달 효율을 높이는 전통적인 약물전달체 개념을 극복하고 약물과 전달체가 시너지를 통해 치료효과를 극대화 시킬 수 있는 플랫폼을 개발하기 위해 세포유사성(연성, 물 함유량, 크기)을 가지고 있는 고분자 하이드로젤 나노파티클(나노젤) 표면에 면역관문억제 및 암미세환경 조절을 위한 PD-L1 및 CTLA4 중화항체를 함께 결합시켜 이중항체형 Antibody-conjugated NanoGel (ANGel)을 제작하였습니다. 본 기술은 세포치료제가 세포를 전달체 및 기능체로서 사용하는 것처럼 ANGel을 이용하는 개념으로, 다양한 약물(항체)을 선택적으로 부착시킬 수 있고, 여러 약물을 동시에 탑재할 수 있으며, 세포와 같은 특성(연성, 크기 등)을 가지고 있어 세포유사전달체로 활용이 가능할 것으로 기대합니다. 이는 탑재 약물의 생체 내 circulation time, avidity의 증대를 가능케 하고, 피하주입(subcutaneous infusion)이 가능한 유방암의 경우 저분자/단백질 치료제에 비해 ANGel (약물 탑재)의 분산을 억제함으로 치료 효과 증대를 도모할 수 있습니다. 본 연구팀의 삼중음성 유방암 동물모델 연구에서 기존 면역항암제 대비 ANGel 탑재 면역항암제는 100배 이상의 우수한 종양 감소 효과 및 생존율 증대 효과를 확인하였습니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁드립니다.
본 연구를 수행했던 (주)스칼라팍스트롯은 서울시바이오허브에 입주해 있는 벤처기업으로 김종성 박사가 Georgia Institute of Technology에서 박사학위 연구 주제였던 하이드로젤 나노파티클을 기반으로 진단 및 치료 기술을 개발하고 있습니다. 고려대학교 의과대학 의공학교실 박용두 교수님과의 긴밀한 협업을 통해 다양한 국가과제 및 연구 프로젝트를 함께 수행하고 있습니다. 본 프로젝트에서는 벤처기업에서 수행하기 어려운 동물실험 모델 개발을 함께 진행하여 ANGel 기반 면역항암제의 생체내 효과를 검증할 수 있었고 연구 스팩트럼을 넓히는 계기가 되었습니다.
3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
“하늘 아래 새로운 것은 없다”라는 말이 있습니다. 연구라는 것이 새로운 것을 찾고 이해하는 행위이지만 다른 한 편으로는 이미 존재하는 것들을 새롭게 연결시키는 분야이기도 합니다. 제가 연구하는 나노젤은 20여년 전 박사학위 과정에서 시작했고 당시에는 생화학 변화에 반응하는 특성을 연구하는데 몰두 했었습니다. 그 후, 포스닥 연구과정에서 면역세포의 표면접합 인자(integrin, selectin 등등) 특성을 검증하기위한 도구로 라텍스 비드를 사용하는 것을 보면서 세포와 유사한 나노젤을 사용하면 좋겠다는 생각을 하였고, 이런 경험들이 지금의 세포유사 특성을 가진 전달체 개념인 ANGel 플랫폼 개발의 초석이 되었습니다. 다양한 경험, 새로운 분야에 대한 탐구, 그 것들을 연결하여 새로운 대안을 만들고자 하는 노력이 이번 연구의 원동력이라고 생각합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
신약에 더해 새로운 약물 제형 및 전달 플랫폼 개발은 앞으로 매우 중요한 분야가 될 전망입니다. 고비용 및 낮은 성공률의 신약 개발에 비해 기존 best-in-class 약물들을 활용한 ADC, 피하주사 기술 등의 분야가 각광을 받고 있습니다. 다양한 고분자 및 재조합 단백질을 플랫폼으로 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 향후 바이오 분야 경쟁력 제고를 위해 필요한 분야로 도전해 볼 가치가 있다고 생각합니다.
5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
본 프로젝트에서 개발한 ANGel 플랫폼의 고도화 및 작용기전을 이해하기위한 연구를 지속하고 있으며, 본 기술을 활용한 다양한 치료기술 개발을 지속할 예정입니다. 더 나아가 본 기술을 임상에 적용하여 새로운 항암치료 플랫폼을 상용화하고자 합니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....
아이디어 수준의 본 프로젝트를 4년전에 함께 시작하고 오늘까지 모든 실험들을 묵묵히 진행해준 채윤진연구원님, 동물실험을 함께 진행한 이강곤박사님, 논문작업과 데이터 분석을 도와준 오두기박사님과 이수경연구원님, 본 연구가 가능하도록 함께해 주신 박용두교수님, 및 많은 동료분들께 감사의 말씀을 전합니다.
#Antibody-conjugated NanoGel (ANGel)
#Cancer Immunotherapy
#Solid tumor
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