성균관대 권대혁·양유수 교수팀, 암세포의 '면역 회피' 무력화하는 이중표적 mRNA 백신 개발

성균관대학교는 융합생명공학과 권대혁·양유수 교수 연구팀이 기존 mRNA(메신저 리보핵산) 암 백신의 치명적 약점인 '항원 회피' 문제를 극복할 수 있는 이중 표적 mRNA 암 백신 플랫폼을 개발했다고 25일 밝혔다.

이번 연구는 바이오기업 MVRIX와 공동 진행했다.

기존의 mRNA 암 백신은 우리 몸의 면역 체계에 암세포의 정보를 알려주는 '수지상세포'에만 집중해 왔다. 하지만 암세포가 백신이 인식하는 특정 정보를 스스로 없애버리는 '항원 회피'를 일으키면 치료 효과가 급격히 떨어지는 한계가 있었다.

공동 연구팀은 이를 해결하기 위해 수지상세포와 암세포(췌장암·방광암 등) 모두에 많이 존재하는 'DEC-205' 단백질에 주목했다. 이 단백질을 표적으로 삼아 하나의 백신으로 면역세포를 훈련시키면서 암세포를 직접 겨냥하는 일석이조의 전략을 세웠다.

연구팀은 혈액 속 콜레스테롤을 운반하는 단백질(ApoA1)의 성질을 이용해 암세포를 찾아가는 항체가 백신 배달체인 '지질나노입자(LNP)' 표면에 복잡한 화학 반응 없이도 달라붙게 하는 기술을 개발했다. 이렇게 만들어진 '이중 표적 지질나노입자(dLNP)'는 기존 방식보다 암 조직 내 mRNA 전달력을 크게 높였다. 특히 기존 백신의 문제점이었던 간 축적 현상을 줄여 안전성까지 확보했다.

동물 실험 결과, 대장암 모델에 dLNP 백신을 단 두 번 투여한 것만으로도 암세포를 공격하는 T세포가 대거 증식하며 강력한 종양 억제 효과를 보였다. 유방암 모델에서도 우수한 생존 기간 연장 효과가 확인됐다. 독성 부작용도 나타나지 않았다.

특히 이번 연구의 핵심 성과는 '면역 기억'의 형성이다. 연구팀이 종양을 제거한 쥐에게 암세포를 다시 이식했을 때, 백신을 투여했던 그룹에서 암세포가 자라지 못하는 현상이 관찰됐다. 이는 dLNP 백신이 몸속 면역 시스템이 암세포를 기억하게 해 향후 재발까지 방지할 수 있는 '예방적 백신'으로서의 가능성을 입증한 것이다.

양 교수는 "이번 연구는 면역세포에 표적을 교육하는 동시에 암세포가 그 표적을 숨기지 못하도록 강제하는 두 가지 전략을 하나의 플랫폼에 담아낸 것"이라며 "앞으로 환자 개개인의 특성에 맞춘 신생항원 치료제나 차세대 면역 항암 전략으로 발전시켜 나갈 계획"이라고 말했다.

이번 연구 논문은 미국화학회(ACS)에서 발간하는 재료과학과 나노기술 분야 국제학술지 'ACS Nano'에 지난 17일 게재됐다. 한국과학기술연구원 김예리 박사와 성균관대 박원범 박사가 공동 제1저자로 참여했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 바이오의료기술개발 사업 지원으로 수행됐다.