암 면역치료는 큰 기대를 모았지만 실제로는 효과를 보지 못하는 환자도 많다. 많은 암 조직이 면역이 거의 작동하지 않는 환경을 만들어 치료 효과가 암 부위까지 제대로 전달되지 않기 때문이다. 이 한계를 넘는 새로운 치료 접근이 요구되고 있다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 생체재료연구센터 김영민 박사와 바이오닉스센터 한성민 박사 연구팀은 면역을 몸 전체가 아닌 암 조직 내부에서만 선택적으로 활성화하는 새로운 기술을 개발했다고 밝혔다. 이는 면역 반응을 암이 있는 정확한 위치에 집중시켜 기존 전신 면역치료의 한계로 지적돼 온 낮은 치료 반응성과 부작용 문제를 동시에 개선할 수 있는 차별화된 암 면역치료 기술이라는 점에서 주목된다.

연구팀은 면역을 활성화하는 물질을 담은 젤을 암 조직에 주사한 뒤, 몸 밖에서 초음파를 가해 암 내부에서만 면역 반응을 유도하는 기술을 개발했다. 초음파가 닿은 부위에서만 암조직 파쇄에 의한 암항원이 방출되며 젤로부터 면역보조제가 방출되도록 설계돼 면역 자극을 암이 있는 위치에 정밀하게 집중시킬 수 있다. 이를 통해 약물이 몸 전체로 퍼지며 발생할 수 있는 부작용 가능성을 줄이는 장점이 있다.

동물 실험 결과, 해당 기술을 적용한 암 조직에서는 암을 공격하는 면역세포가 뚜렷하게 증가했으며 면역 반응의 핵심인 T세포 수가 기존 치료 대비 2배 이상 늘어났다. 그 결과, 면역이 거의 작동하지 않던 암 조직이 면역 반응이 활성화된 환경으로 전환됐다. 그뿐만 아니라 암 성장 억제와 생존 기간 약 30% 증가가 함께 확인됐다.

이번 기술은 주사와 초음파만으로 치료할 수 있어 수술이 어렵거나 치료 부담이 큰 환자도 비교적 간단한 방식으로 치료를 받을 수 있다는 장점이 있다. 한 번 젤을 주사한 뒤에는 초음파를 이용해 치료 시점과 강도 조절이 가능하므로 환자의 상태 변화에 맞춰 치료를 이어갈 수 있다. 이는 기존 면역항암제를 그대로 사용하면서도 치료 효과를 높일 수 있는 방식으로, 의료 현장에서 새로운 치료 선택지를 제공할 수 있다. 연구팀은 이 기술이 향후 초음파 장비와 결합된 암 치료 기술로 발전해 실제 치료 현장과 관련 의료기기·바이오 산업에서 활용될 수 있을 것으로 전망했다.

KIST 김영민 박사는 “면역이 거의 작동하지 않던 암 조직 내부를 면역이 살아나는 공간으로 바꾸는 것이 이번 연구의 핵심”이라며, “환자의 부담은 줄이면서도 치료 효과를 높일 수 있는 새로운 암 면역치료 전략으로 이어지길 기대한다”고 말했다.

본 연구는 과학기술정보통신부(장관 배경훈)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 나노미래소재기술개발사업(RS-2024-00403376), 우수신진연구자지원사업(RS-2021-NR061536)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Materials」 (IF 26.8, JCR 분야 2.1%)에 게재됐다.

* 논문명 : Remote-Controllable Immune-Priming Spot Formation via Nanocomplexed Hydrogel-Assisted Histotripsy: Immunoasis

□ 논문
  ○ 제목: Remote-Controllable Immune-Priming Spot Formation via Nanocomplexed Hydrogel-Assisted Histotripsy: Immunoasis
  ○ 학술지: Advanced Materials
  ○ 게재일: 2025.12.02.(온라인)
  ○ DOI:https://doi.org/10.1002/adma.202518245

□ 저자
  ○ 김성훈 박사후연구원 (제1저자/KIST 생체재료연구센터)
  ○ 최원석 박사후연구원 (제1저자/KIST 바이오닉스연구센터)
  ○ 한성민 책임연구원(교신저자/KIST 바이오닉스연구센터)
  ○ 김영민 책임연구원(교신저자/KIST 생체재료연구센터)

□ 내용 요약
  ○ 연구배경
면역항암제는 우리 몸의 면역세포로 암을 공격하는 치료법이지만, 많은 암 조직은 면역세포가 거의 작동하지 않는 ‘면역 사막’ 상태여서 치료 효과가 제한적이다. 기존 치료는 면역보조제를 전신에 투여해야 해, 부작용 위험이 크고 암 조직 내에서의 정밀한 조절이 어려웠다. 이에 따라 암 조직 내부, 필요한 위치에서만 면역 반응을 유도할 수 있는 새로운 치료 전략이 필요했다.
 
  ○ 연구내용
연구팀은 암 조직 안에 “면역 오아시스(Immunoasis)”를 만드는 새로운 면역치료 기술을 개발했다. 면역보조제를 담은 주입형 수화젤을 암 조직에 넣은 뒤, 외부에서 초음파를 조사하면 암 조직이 물리적으로 분해되며 암 항원이 노출되고 수화젤이 면역세포가 쉽게 흡수할 수 있는 나노입자로 전환된다. 이 과정에서 암 조직 내부에 면역세포가 집중적으로 활성화되며, 실제 동물실험에서 종양 성장 억제와 생존 기간 증가가 확인되었다. 기존 면역항암제와 병용 시 효과도 더욱 향상되었다.

  ○ 기대효과
본 연구는 암 조직 내부에서만 면역 반응을 선택적으로 활성화해, 기존 면역항암제가 잘 듣지 않던 환자에게도 새로운 치료 가능성을 제시한다. 주사와 외부 초음파를 활용한 방식으로 부작용과 치료 부담을 줄인 환자 친화적 치료 전략이며, 치료 강도 조절이 가능해 맞춤형 면역치료로 확장될 수 있다. 또한 다양한 고형암과 기존 면역항암제와의 병용이 가능해 차세대 암 면역치료 플랫폼으로서의 활용이 기대된다.

연구결과 문답

□ 연구를 시작한 계기나 배경은?
암 치료에서 면역의 중요성은 잘 알려져 있지만, 실제로는 많은 암에서 면역치료가 잘 듣지 않습니다. 그 이유는 암 조직 안에 면역세포가 거의 들어가지 못하는 경우가 많기 때문입니다. 기존 면역치료는 약을 몸 전체에 사용하다 보니 부작용이 생기거나, 정작 암이 있는 곳에서는 효과가 약한 문제가 있었습니다. 연구팀은 “면역을 꼭 필요한 곳, 즉 암 조직 안에서만 깨울 수 없을까?”라는 질문에서 연구를 시작했습니다.

□ 이번 성과, 무엇이 다른가?
가장 큰 차이는 면역을 암 조직 안에서만 선택적으로 작동하게 만들었다는 점입니다.
이번 연구에서는 면역을 깨우는 물질을 담은 젤을 암 안에 직접 넣고, 몸 밖에서 초음파를 쏘아 그 부위만 자극했습니다. 그 결과, 암 조직 안에서만 면역세포가 활성화되고 다른 부위에는 영향을 거의 주지 않았습니다. 즉, 기존처럼 온몸의 면역을 한꺼번에 자극하는 방식이 아니라, 암 속에 작은 ‘면역 오아시스’를 만들어 치료하는 새로운 개념이라는 점이 다릅니다.

□ 실용화된다면 어떻게 활용될 수 있나?
이 기술은 주사와 초음파만으로 치료를 조절할 수 있어, 수술 부담이 적은 치료법으로 활용될 수 있습니다. 또한 초음파의 강도나 횟수를 조절해 환자 상태에 맞게 치료할 수 있어, 사람마다 다른 맞춤형 암 면역치료로 발전할 가능성이 큽니다. 특히 기존 면역항암제가 잘 듣지 않던 암에서도 효과를 높이는 보조 치료로 활용될 수 있습니다.

□ 기대효과와 실용화를 위한 과제는?
이번 연구를 통해 암 조직 안에서만 면역을 활성화할 수 있는 새로운 치료 가능성이 확인되었습니다. 이를 통해 부작용은 줄이고 치료 효과는 높일 수 있을 것으로 기대됩니다.
앞으로는 추가 연구를 통해 체내에 적용 가능한 고분자 소재 개발 및 그와 초음파의 안전성 확인, 치료 효과의 지속성, 다양한 암 종류에서의 적용 가능성, 등을 검증하는 과정이 필요합니다. 연구팀은 이번 기술이 실제 환자 치료로 이어질 수 있도록 후속 연구를 계속할 계획입니다.