Mass General Brigham 의료 시스템의 창립 멤버인 브리검 여성병원(Brigham and Women's Hospital)의 연구원들은 폐암 세포에 항암제를 전달하고 암과 싸우는 면역체계의 능력을 향상하는 새로운 나노의학 치료법을 개발했다. 연구팀은 실험실과 생쥐 폐종양 모델에서 새로운 치료법을 시도하여 유망한 결과를 보여주었으며, 전통적인 면역요법에 반응하지 않는 종양 환자의 치료 및 결과를 개선하기 위한 잠재적인 적용 가능성을 보여주었다. 이 연구 결과는 사이언스 어드밴스(Science Advances)지에 게재되었다.

"나노입자는 종양 세포에 표적 약물을 전달하기 위해 수년 동안 사용됐으며, 면역요법은 암세포가 면역체계를 회피하는 것을 막음으로써 암 치료 방법에 패러다임을 바꾸는 영향을 미쳤습니다. 여기서 우리는 비소세포폐암을 치료하기 위해 본질적으로 이 두 가지 접근법을 하나의 약물 전달 시스템에 연결했습니다."라고 주요 저자인 사하(Tanmoy Saha) 박사는 말했다. 그는 브리검 대학교 의학공학부 의학 강사이자 연구원이다.

폐암은 전 세계적으로 암 사망의 주요 원인으로, 전체 암 관련 사망의 4분의 1 이상을 차지한다. 그중 비소세포폐암(NSCLC)은 가장 흔한 형태로 전체 폐암 사례의 약 85%이다. NSCLC의 인기 있는 치료 방법의 하나는 면역체계가 암세포를 죽이는 것을 막는 특정 단백질을 차단하는 약물 계열인 면역관문억제제를 사용하는 것이다. 그러나 대부분의 NSCLC 환자는 이러한 약물에 반응하지 않는다. 이는 주로 치료법이 하나의 단백질(가장 일반적으로 PD-L1)만을 표적으로 삼고 대부분의 폐암 종양에서 풍부하게 발현되지 않기 때문이다. 결과적으로 많은 환자들이 항암치료와 면역치료를 병행하며 이 때문에 부작용과 독성이 지속된다.

이 새로운 치료법은 항암제로 채워진 나노입자를 종양 부위로 직접 가져오는 동시에 나노입자에 부착된 항체가 암세포의 두 가지 다른 단백질(CD47 및 PD-L1)에 결합하는 방식으로 작동한다. 이중 접근 방식을 통해 선천성 면역 체계와 적응성 면역체계가 모두 기존 암 치료와 일반적으로 관련된 독성을 최소화하면서 암세포를 찾아 파괴할 수 있다.

"이 시스템은 일종의 벨크로 효과로 작동합니다. 항체가 붙잡을 수 있는 암세포에서 하나의 단백질을 찾는 것이 아니라 이 나노입자에는 두 개의 단백질이 있습니다. 따라서 암세포가 우리 나노입자가 표적으로 삼는 단백질 중 하나를 발현하지 않으면 여전히 다른 단백질에 부착할 수 있으며 나노입자에 적재된 약물을 암 조직에 직접 전달할 수 있습니다."라고 이번 연구의 수석 저자이자 의학 및 생명공학 부교수인 실라디티야 센굽타(Shiladitya Sengupta) 박사가 전했다.

연구자들은 폐종양에서 어떤 단백질이 발현되는지 알아내기 시작했다. 그들은 80명 이상의 인간 폐암 환자의 조직을 검사했다. 단백질이 확인되면 이를 표적으로 삼을 항체를 선택했다. 다음으로, 연구진은 이미 항암제가 탑재된 나노입자로 항체를 기능화했다.

사하 박사와 그의 동료들은 먼저 실험실에서 항체가 암세포에 얼마나 잘 결합하는지 시각화하여 나노입자의 효능을 테스트했다. 그들은 나노입자의 결합 및 약물 전달 능력을 평가하고 시각화하기 위해 일련의 실험을 수행했다. 그리고 두 가지 형태의 폐암에 대한 마우스 모델에서 복합체의 효능을 테스트했으며 쥐의 암세포가 약물을 내부화하여 큰 부작용이나 독성 없이 종양 크기를 감소시키는 것을 발견했다.

이번 연구의 한계에는 지금까지 이 치료법이 실험실과 마우스 모델에서 인간 조직에 대해서만 테스트되었다는 점이다. 임상 테스트로 넘어가기 전에 훨씬 더 철저한 독성학 연구를 거쳐야 한다. 앞으로 연구자들은 이 나노의학 접근법과 함께 작동할 수 있는 추가적인 항체와 치료법을 탐구함으로써 이 기술을 다른 유형의 암 치료에 적용하기를 기대하고 있다.

전임상 테스트에서 이 약물 전달 플랫폼으로 어느 정도 성공을 거두고 있지만 쥐와 인간의 생리학이 상당히 다르다는 점을 기억하는 것이 중요하다. 이 개념을 임상 시험에 적용하려면 더 많은 연구가 필요하지만, 이 접근 방식이 암 치료를 어떤 식으로 변화시키며 발전하는지 주목할 필요가 있다.

참조:
Tanmoy Saha, Michaela Fojtů, Astha Vinay Nagar, Liya Thurakkal, Balaaji Baanupriya Srinivasan, Meghma Mukherjee, Astralina Sibiyon, Heena Aggarwal, Akash Samuel, Chinmayee Dash, Hae Lin Jang, Shiladitya Sengupta. Antibody nanoparticle conjugate–based targeted immunotherapy for non–small cell lung cancer. Science Advances, 2024; 10 (24) DOI: 10.1126/sciadv.adi2046