POSTECH, 암세포 안에 항체 공장 짓다

POSTECH 화학과·융합대학원 김원종 교수 연구팀은 이와 같은 한계를 극복하기 위해 종양 내부에서 항체를 직접 생산하고 방출하는 ‘CAPRN(Controlled Antibody Production and Releasing Nanoparticle)’이라는 나노입자 플랫폼을 개발했다. 

CAPRN은 종양이 위치한 약산성 환경에서 활성화되도록 설계된 나노입자다. 이 입자는 종양 세포에 항체를 생성할 수 있는 유전자를 전달해 종양 세포가 스스로 항체를 생산하게 만든다. 

즉, 종양 자체를 면역 반응을 촉진하는 ‘항체 공장’으로 탈바꿈시켜 암세포와의 싸움을 종양 내부에서 시작하게 하는 것이다.

여기에 더해 CAPRN 안에는 광감응제가 포함돼 있어 특정 파장 빛에 반응해 활성산소를 생성하며 종양 세포를 사멸시킨다. 이 과정에서 종양 세포의 내부에 축적된 항체가 방출되고, 이 항체는 주변의 T세포를 자극해 면역 반응을 더욱 강화한다. 

‘항체 생산과 방출’, ‘활성산소를 통한 종양 제거’라는 이중 메커니즘을 통해 면역 반응을 폭발적으로 증폭시키며 치료 효과를 극대화하는 것이다.

동물 실험 결과, CAPRN은 흑색종 모델에서 원발성 종양뿐 아니라 양측성 종양 모델에서도 강한 종양 억제 효과를 보였다. 

종양의 자체적인 항체 생산과 방출이 효과적으로 이뤄짐에 따라 기존의 외부 항체 주입 방식보다 훨씬 높은 항암 효과를 나타내며 암 치료의 새로운 패러다임을 제시할 가능성을 입증했다.

이번 연구를 이끈 김원종 교수는 “정상세포보다 활성이 높은 종양세포내에서 항체를 고효율로 선택적으로 생산하고 방출한다는 방식은 매우 혁신적”이라며 “유전자와 항체 치료를 융합한 연구팀의 CAPRN이 암 치료 패러다임에 획기적인 변화를 가져올 것”이라는 기대를 전했다.

한편, 이 연구는 세계적인 재료 과학 저널인 ‘어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)’ 온라인판에 게재됐으며 과학기술정보통신부의 리더연구자지원사업, 미래유망융합기술 파이오니어사업, 선도연구센터사업, 산업통상자원부의 ITECH R&D사업, 교육부 글로컬대학30의 지원을 받아 수행됐다.