면역세포 ‘T세포’ 강화한 포스트바이오틱스 ‘DHB’ 발굴
나노에멀전 제형으로 생체이용률 14배 높여…완치도 가능
▲조영석 성균관대 의학과 교수
성균관대학교 연구진이 장내 미생물이 만들어내는 물질을 활용해 암세포를 공격하는 면역세포의 능력을 획기적으로 높이는 '마이크로바이옴' 기반의 먹는 항암 약물 개발에 세계 최초로 성공했다.
성균관대는 의과대학 조영석 교수 연구팀이 미국 미시간 대학교 제임스 문 교수 연구팀 등과의 국제 공동 연구를 통해 '경구형 항암 마이크로바이옴 기반 나노 약물' 개발에 세계 최초로 성공했다고 밝혔다.
최근 의료계에서는 환자의 몸속 면역세포를 깨워 암을 치료하는 '면역항암제'가 각광받고 있으나, 환자 중 일부에게만 효과가 나타나는 낮은 반응성이 큰 숙제였다.
조영석 교수 연구팀은 장내 미생물이 우리 몸의 면역력을 조절한다는 점에 주목, 인체에 안전하면서도 암세포를 잘 공격할 수 있는 천연 미생물 대사 물질인 '3, 4-디하이드 록시벤조산(DHB)'을 찾아냈다.
실험 결과, 'DHB'는 암세포와 싸우는 핵심 면역세포인 'CD8+ T세포'가 쉽게 지치지 않고 오랫동안 살아남아 암세포를 공격하도록 돕는 '줄기세포 특성'을 강하게 유도하는 것으로 밝혀졌다. T세포가 탈진하는 원인인 '당 분해 과정'을 억제하고 세포의 생존 스위치를 켜는 원리이다.
하지만 천연 DHB 물질은 몸속에 들어가면 몇 분 만에 빠르게 사라져 버린다는 치명적인 약점이 있었다. 연구팀은 나노기술을 접목해 이 한계를 완벽히 극복했다. DHB의 화학 구조를 변형한 유도체(프로드러그)를 합성한 뒤, 기름과 물을 정밀하게 섞은 올리브유 형태의 '먹는 나노 에멀젼' 제형을 설계한 것이다.
이 경구용 나노 약물은 천연 물질에 비해 몸속에 머무르는 시간을 크게 늘렸으며, 이로 인해 약물이 온몸에 흡수되는 비율(생체이용률)을 무려 14.3배나 높이는 놀라운 효율을 보여주었다.
실제로 대장암, 흑색종(멜라노마), 유방암 등 다양한 암에 걸린 동물들에게 이 약을 투여한 결과, 지치지 않는 강력한 '줄기세포성 T세포'가 암세포가 있는 곳으로 대거 이동하여 종양을 크게 줄였으며, 기존 면역항암제와 함께 썼을 때는 암세포가 완전히 사라지는 완치 효과와 함께 암이 재발하지 않는 강력한 면역 기억 능력까지 유도해 냈다.
마이크로바이옴은 인체 내에 서식하는 미생물의 총칭으로, 장질환을 비롯해 면역질환, 알츠하이머 등 뇌·신경질환까지 치료할 수 있는 가능성을 가진 차세대 의약품 소재로 주목받고 있지만, 이번 조 교수팀의 연구는 이를 항암제 개발로까지 확장시켰다는 점에서 의미가 있다.
조영석 교수는 “이번 연구는 우리 몸속 장내 미생물이 어떻게 면역력을 키우는지 그 비밀을 분자 수준에서 밝히고, 나노기술을 통해 이를 실제 먹는 약으로 구현한 최초의 사례"라며 “미개척 자원이었던 미생물 대사체를 안전한 소재와 간편한 제조공정을 통해 나노의약품으로 구현함으로써, 차세대 마이크로바이옴 기반 면역항암 치료제 상용화의 주춧돌이 될 것"이라고 강조했다.
이번 연구 성과는 나노과학 및 의학 분야의 세계 최고 권위지인 '네이처 나노기술' 최신호에 게재됐다.
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