가톨릭대 남재환 교수팀, 국내 최초 개인맞춤형 mRNA 암백신 개발 … 수술후 재발 방지·예방백신 효과도 입증

가톨릭대학교는 의생명과학과 남재환 교수 연구팀이 바이오 기업 ㈜SML바이오팜과 함께 개인 맞춤형 메신저 리보핵산(mRNA) 기반 암백신(PCV)을 국내 최초로 개발했다고 31일 밝혔다. 연구팀은 동물 모델에서 백신의 강력한 항암 효과를 검증했다.

최근 전 세계적으로 암 예방과 치료를 위한 개인 맞춤형 암백신에 대한 관심이 높아지고 있다. 코로나19 팬데믹을 계기로 mRNA 백신 기술의 안전성과 신속한 제조 역량이 입증되면서 암환자별 종양 특성에 맞춘 '맞춤형 치료 백신' 개발이 확산하고 있다. 미국의 바이오엔텍(BioNTech)과 모더나(Moderna)는 흑색종, 폐암 등을 대상으로 임상시험을 진행 중이다. 일부 백신은 수술 후 재발 방지를 위한 보조치료제로 의미 있는 성과를 내고 있다.

남 교수 연구팀은 국내 최초로 mRNA 플랫폼을 활용해, 개인의 암 유전정보 기반의 치료용 백신을 제작했다. 동물실험을 통해 항암 효능도 입증했다. 대장암 쥐 모델에서 차세대 염기서열 분석(NGS)을 통해 암세포에만 존재하는 신생항원(neoantigen)을 선별한 뒤 mRNA 백신을 제작해 지질나노입자(LNP)에 담아 주사했다. 실험 결과 종양 특이적 면역세포(CD8+ T세포, CD4+ T세포)가 활성화되면서 암 성장 억제, 수술 후 재발 방지, 장기 면역 기억 형성 등의 효과가 확인됐다.

특히 주목할 점은 기존에 주로 연구됐던 주요 조직적합성 복합체(MHC)-I 경로보다 MHC-II 경로의 신생항원이 더 강력한 항암 면역 반응을 유도했다는 사실이다. 두 경로의 신생항원을 동시에 주입했을 때 시너지 효과로 항암 효능이 더 강화됐다. 항암 면역관문억제제(PD-1, Tim-3 등)와 함께 투여 시 효과가 크게 향상되는 것을 확인했다. 이 밖에도 수술 후 백신 투여 시 재발률이 낮아졌다. 예방 백신으로서 효과도 동물 모델을 통해 입증됐다.

남 교수는 "이번 연구는 국내에서 mRNA 기반 개인 맞춤형 암백신을 제작하고 항암 효능까지 검증한 첫 사례"라며 "백신이 암세포를 직접 공격할 수 있는 면역세포를 장기간 기억하고 유지할 수 있다는 점은 암 재발 방지와 만성 암 관리 전략에 중요한 실마리를 제공한다"고 말했다.

이번 연구 성과는 재료과학 분야의 세계적 학술지 '첨단 과학(Advanced Science)'에 온라인 게재됐다. 가톨릭대 조성제 박사과정생이 제1저자, 가톨릭대 윤현호·곽우리 교수팀과 경희대 김권일 교수팀, 서울대 김기태 교수팀, 이화여대 장준 교수팀, SML 바이오팜 연구팀이 공동 연구자로 참여했다.

이번 연구는 식품의약품안전처의 'mRNA 백신 등의 독성평가 기술개발'과 'mRNA 기반 신생항원 암백신의 안전성 평가 플랫폼 구축 및 국제협력' 과제의 지원을 받아 수행됐다.