성균관대, 장내 미생물 활용 ‘먹는 항암제’ 개발

[이데일리 김응열 기자] 성균관대 연구진이 장내 미생물이 만들어내는 대사산물을 활용해 암세포를 공격하는 면역세포의 능력을 높이는 경구형 항암 나노 약물을 세계 최초로 개발했다. 기존 면역항암제의 낮은 치료 반응률을 높일 수 있는 새로운 치료 전략으로 활용될 것으로 기대된다.

조영석 성균관대 의학과 교수. (사진=성균관대)

성균관대는 조영석 의과대학 교수 연구팀이 장내 미생물이 만들어내는 대사산물을 활용해 암세포를 공격하는 면역세포의 능력을 높이는 ‘경구형 항암 마이크로바이옴 기반 나노 약물’을 세계 최초로 개발했다고 10일 밝혔다. 이번 연구는 제임스 문 미국 미시간대 교수 연구팀과 공동으로 이뤄졌으며 연구 성과는 나노과학과 의학 분야의 세계 최고 권위지인 ‘네이처 나노기술’(Nature Nanotechnology) 최신호에 게재됐다.

최근 의료계에서는 환자의 몸속 면역세포를 깨워 암을 치료하는 ‘면역항암제(anti-PD-1 등)’가 주목받고 있다. 다만 일부 환자에서만 효과가 나타나는 낮은 반응성이 한계로 꼽혔다.

이를 극복하기 위해 연구팀은 천연 미생물 대사 물질인 ‘3,4-디하이드 록시벤조산’(DHB)에 주목했다. 연구팀의 연구 결과 DHB 물질은 암세포와 싸우는 핵심 면역세포인 ‘CD8+ T세포’가 쉽게 지치지 않고 오랫동안 살아남아 암세포를 공격하도록 돕는 ‘줄기세포 특성’(Stemness)을 강하게 유도하는 것으로 밝혀졌다. T세포가 탈진하는 원인인 ‘당 분해 과정’(glycolysis)을 억제하고 세포의 생존 스위치를 켜는 원리이다.

다만 천연 DHB 물질은 몸속에 들어가면 몇 분 만에 빠르게 사라져 약으로 쓰기 어렵다. 연구팀은 DHB의 화학 구조를 변형한 유도체(프로드러그)를 합성한 뒤 기름과 물을 정밀하게 섞은 올리브유 형태의 ‘먹는 나노 에멀젼’(Prodrug 201) 제형을 설계해 문제점을 보완했다.

이 경구용 나노 약물은 천연 물질에 비해 몸속에 머무르는 시간이 크게 늘었다. 이로 인해 약물이 온몸에 흡수되는 비율(생체이용률)이 기존 대비 14.3배 올랐다. 실제 대장암, 흑색종(멜라노마), 유방암 등 다양한 암에 걸린 동물들에게 이 약을 투여한 결과 ‘줄기세포성 T세포’가 암세포가 있는 곳으로 대거 이동해 종양을 크게 줄였다. 기존 면역항암제와 함께 썼을 때는 암세포가 완전히 사라지는 완치 효과와 함께 암이 재발하지 않는 면역 기억 능력까지 유도했다.

조영석 교수는 “이번 연구는 차세대 마이크로바이옴 기반 면역항암 치료제 상용화의 주춧돌이 될 것”이라고 말했다.