바이오인

차세대 항체 기술과 나노 약물전달체 융합해 췌장암 치료에 한발 다가선다

- 췌장암에서 과발현되는 메소텔린을 표적으로 하는 나노바디 기반의 정밀 치료기술 및 고효율 표적 약물 전달 플랫폼 개발

- 종양 특이적 약물 전달로 기존 치료제의 낮은 선택성과 높은 독성 극복 기능

 한국생명공학연구원(원장 권석윤, 이하 생명연) 바이오나노연구센터 정주연 박사 연구팀은 '메소텔린(Mesothelin, MSLN)'이라는 단백질을 표적으로 삼아 췌장암 치료 효과를 획기적으로 높이는 방법을 개발하였으며, 이 기술은 췌장암뿐 아니라 여러 고형암에 새로운 희망이 될 것으로 보인다.

  ○ 글로벌 사망률 상위권을 차지하는 무서운 암 중 하나인 췌장암은 조기 진단이 어렵고 5년 생존율이 10% 미만에 불과한 대표적인 난치성암이다.

  ○ 또한, 현재 사용 중인 항암제는 정상 세포까지 공격해 부작용이 크고, 효과도 제한적인데 국내 연구진이 암세포만을 공격할 수 있는 '나노 항체' 기반의 정밀 항암제 개발에 성공한 것이다.

 □ 연구팀은 췌장암세포에서만 유독 많이 발견되는 '메소텔린'이라는 단백질에 주목했다. 이 단백질은 정상세포에는 거의 없지만 췌장암 세포에는 매우 많으며, 암의 성장과 전이에 관여한다.

  ○ 연구진은 낙타나 라마처럼 특수한 동물의 항체에서 유래한 '나노바디'라는 아주 작은 크기의 항체를 이용해 메소텔린만 골라 달라붙는 물질들을 개발하였고 이 중에서 'D3 나노바디'라는 물질이 가장 뛰어난 성능을 보여주었다.

  ○ 'D3 나노바디'는 크기가 작아 암세포 깊숙한 곳까지 침투할 수 있고, 메소텔린과 강하게 결합해 암세포의 이동성과 침투력을 차단하는 동시에 암이 다른 곳으로 번지게 만드는 유전자들의 활동도 억제하는 효과를 보였다.

 □ 연구팀은 'D3 나노바디'에 '젬시타빈(Gemcitabine)'이라는 화학 항암제를 탑재한 특수 지질 나노입자(LNP)를 더해 'D3-LNP-GEM'이라는 차세대 항암제도 완성했다. 쉽게 말해, 암세포만을 정밀하게 겨냥해 약물을 싣고 가는 유도 미사일 탑재형 '스마트 약물 운반차'가 탄생한 셈이다.

  ○ 이 치료제를 췌장암에 걸린 생쥐에 투여한 결과, 암세포 성장이 80% 이상 억제되었고, 정상 조직에는 거의 영향을 미치지 않아 기존 항암제보다 더 강력하면서도 안전한 결과를 보여주었다.

 □ 연구책임자인 정주연 박사는 "이번 연구는 나노바디 기술과 약물전달플랫폼의 융합을 통해 난치성 고형암에 대한 새로운 치료 전략을 제시한 것이다"라며, "이번 연구결과를 바탕으로 췌장암뿐만 아니라 다양한 암종에서 환자 맞춤형 치료로 이어질 수있도록 후속 연구와 임상적 적용을 가속화 하겠다.'고 밝혔다.

 □ 이번 연구는 세계적인 과학저널인 Molecular Cancer (IF 27.7) 2025년 4월 21일자 온라인 판에 게재되었다.

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그림 1. MSLN 특이적 나노바디의 스크리닝 및 특성 분석.

           (A) MSLN 특이적 나노바디의 스크리닝 및 특성 분석

           (B) MSLN에 특이적으로 결합하는 60개의 파지 클론(빨간색으로 강조 표시) ELISA 결과,  9개의 클론 후보 선정

           (C) AsPC1 및 Capan-2 세포에서 MSLN 특이적 또는 대조군 나노바디의 트랜스웰 이동 분석으로  세포 이동  억제확인

그림 2.  MSLN 나노바디가 췌장암 세포의 상처 치유, 이동 및 침윤에 미치는 영향

            (A) 대조군 나노바디 대비 MSLN 나노바디의 세포 이동 감소를 확인

            (B&C) 트랜스웰 이동(B) 및 침윤(C) 분석 결과, MSLN 나노바디가 췌장암 세포의 이동과 침윤을 억제하는 것을 확인

그림 3. LNP-GEM 및 D3-LNP-GEM의 특성 분석

           (A)  LNP-GEM 및 D3-LNP-GEM 제조 과정의 개략도.

           (B) D3-LNP-GEM의 크기, PDI 및 표면 전하가 약간 증가한 것을 확인  

           (C) 리포좀의 형태학적 특성을 TEM 이미지로 확인

           (D) pH 5.2 및 pH 7.4에서 지속적인 약물 방출을 시험관 내 약물 방출 프로파일로 확인

그림 4. LNP-GEM 및 D3-LNP-GEM의 생체 내 항종양 효능

           (A) 생체 내 투여 및 영상화 타임라인은 D3-LNP-ICG에 의한 종양 표적화 향상을 나타냄.

           (B)  종양 성장 곡선은 D3-LNP-GEM으로 치료한 마우스에서 종양 크기 감소를 확인

           (C)  종양 크기 및 종양 무게는 D3-LNP-GEM으로 치료한 마우스에서 치료 결과가 향상되었음을 확인

           (D) 면역화학 분석 결과, D3-LNP-GEM으로 치료한 종양에서 Ki67, CD31이 감소하고 TUNEL 염색이 증가하여                                증식 억제, 혈관신생감소, 세포자멸사 증가를 확인

           (E) 웨스턴 블롯 분석 결과, D3-LNP-GEM으로 처리한 종양 조직에서 FN1 및 TWIST1 단백질 수치가 감소한 것으로 확인