바이오인

핵심내용

새로운 암 면역치료타겟 발견

- 뼈 단백질(오스테오폰틴)을 타겟으로 한 항체치료의 병행으로 기존 항암치료요법의 치료효과 증진 기대 -

□ 국내 연구진이 암세포에서 분비되는 오스테오폰틴*(뼈 생성 관련 단백질)의 작용을 차단하였을 때 암 치료 효과가 증진되는 사실을 발견하였다.

* 오스테오폰틴(osteopontin; OPN) : 골격을 구성하는 주요 인단백질. 정상적인 뼈의 발생에는 필요하지 않지만 뼈의 재형성에 관여하고 있으며 때로는 감염과 부상에 대한 방어 메커니즘으로 작용하기도 함

o 서울대학교 약학대학 강창율 교수(교신저자)와 김은경 박사(제 1저자)주도로 진행된 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 공공복지안전연구사업의 지원을 받아 수행하였고, 연구결과는 국제학술지 Cancer Research*에 11월 15일자로 정식 논문으로 출판되었으며, 특허출원도 완료하였다.

* 미국 암 학회에서 발간하는 가장 전통 있는 대표적인 출판물로 암에 대한 기초, 전임상 및 임상 연구 결과를 다루는 저널

(논문명 : Tumor-derived osteopontin suppresses anti-tumor immunity by promoting extramedullary myelopoiesis)

(특허명 : 오스테오폰틴 단백질의 발현 또는 활성 억제제를 유효성분으로 함유하는 암 치료용 약학적 조성물(‘14.09.05.))

□ 최근 암 환자의 면역반응을 이용하여 스스로 암세포에 대응할 수 있도록 하는 암 면역 치료가 새로운 암 치료법으로 대두되고 있지만, 암세포 주변에는 면역 반응에 의한 암세포 제거를 방해하는 환경이 형성되어 있어 암 면역 치료의 효과를 어렵게 하고 있다.

o 따라서, 성공적인 암 면역치료를 위해 암을 사멸시키는 면역세포의 방해 요소를 제거할 수 있는 기술의 개발이 절실하게 요구되고 있다.

□ 이에 국내 연구진은 암세포가 분비하는 오스테오폰틴이 암세포 제거를 방해하는 세포(미분화 골수성 세포*)의 생성과 증식을 유도하는 기전(메카니즘)을 확인했다.

* 미분화 골수성 세포 (myeloid derived suppressor cells) : 암 환경에서 증가하는 대표적인 면역억제성 세포로, T세포의 기능을 억제하는 CD11b+Gr1+ 표면 마커를 지닌 골수유래 세포

o 또한, 마우스(쥐) 암 모델에서 치료백신과 항-오스테오폰틴 항체를 병용함으로써 치료백신의 항암효과가 더욱 향상됨을 보여주었다.

□ 연구책임자인 서울대 강창율 교수는“향후 암 치료에 오스테오폰틴을 타겟으로 하는 의약품을 이용함으로써 기존 항암치료요법의 치료효율을 증진시킬 수 있을 것으로 기대된다.”고 밝혔다.

[붙임] 연구결과 개요, 연구결과 문답, 용어설명, 그림설명 및 연구자 이력사항

상세내용

연 구 결 과 개 요

1. 연구배경

암은 다양한 면역억제능을 지닌 골수성 세포들을 유도함으로써 숙주의 면역반응을 회피하거나 억제한다. 이 중 미분화 골수성 세포* (myeloid derived suppressor cells, MDSC)는 heterogenous 한 단핵구성 (Mo MDSC) 혹은 과립성 (PMN MDSC) 미성숙 골수세포로 다양한 항암 면역반응을 무력화시킴으로써 암 환경에서 면역억제환경을 조성하는 핵심이며, 위 세포의 기능 혹은 생성을 억제하는 방법 개발이 요구되고 있다.

* 미분화 골수성 세포(myeloid derives suppressor cells) : 암 환경에서 증가하는 대표적인 면역억제성 세포로, T세포의 기능을 억제하는 CD11b+Gr1+ 표면 마커를 지닌 골수유래 세포.

면역세포들은 다능성 조혈줄기세포에서 유래한다. 이 세포는 이후 골수성 전구세포 (lineageneg/CD127-/CD117+/Sca1-의 표현형으로 대표되기 때문에 LK 세포라 칭함) 혹은 림프구전구세포 로 분화한다. 이러한 조혈과정은 평소 엄격히 조절되나 암 환경과 같은 만성 염증환경에서는 조혈조절이 통제되지 않고 과도한 골수성 세포생성을 유도하며 이는 MDSC의 증가의 원인으로 추정되고 있다. 특히 암이 성장할수록 골수성 세포생성이 골수 외의 장소에서 증가하는데 이러한 현상을 extramedullary myelopoiesis 라고 한다. 암-관련 골수성 세포들의 비장내 축적과 extramedullary myelopoiesis의 관련성이 지금까지 제기되어 왔고 이에 관여하는 인자들의 탐색 및 그 기전에 관한 연구가 요구되고 있는 실정이다.

2. 연구내용

CT26 암세포주를 이식한 Balb/c 마우스 암 모델에서 암 이식 21일째 비장세포의 수가 2배 가량 증가함을 관찰함. 또 위 마우스의 비장에서 Mo MDSC와 PMN MDSC의 비율과 수가 현저히 증가되어 있음을 관찰하였다. 

본 연구진은 암을 가진 마우스에서 증가하는 MDSC가 조혈작용 조절불량 (dysregulation), 특히 extramedullary myelopoiesis에 의한 것인지를 알아보고자 하였다. 이를 위해 LSK 와 LK 세포 (heterogenous myeloid progenitor), CLP 세포의 비율과 수를 암을 가진 마우스와 정상 마우스에서 비교분석 하였다. 그 결과 LSK 와 LK 세포의 수와 비율이 정상마우스에 비해 암을 가진 마우스에서 유의적으로 증가하여 있음을 알 수 있었다.

암에서 생산되는 수용성 인자들이 암 마우스의 비장 내 LSK 및 LK 세포 증가에 관여되었을 것이라 가정하고 정상 마우스 및 암 마우스의 비장조직 내의 각종 사이토카인 및 케모카인의 상대적인 변화를 cytokine array kit를 사용하여 분석하였고 그 결과 CD26, CXCL1, CCL2 그리고 오스테오폰틴의 레벨이 암 마우스의 비장조직에서 증가되어 있음을 확인하였다. 이들 중 오스테오폰틴은 특정 암의 성장 및 전이를 촉진한다고 알려져 있고 또한 골수 내 조혈환경 조성에 필수적인 역할을 하는 것으로 알려졌다. 그러나 오스테오폰틴이 extramedullary myelopoiesis에 어떠한 영향을 미치는지 연구된 바가 없기에 본 연구진은 이를 규명하고자 하였다.

CT26 암 세포주에 lentiviral vector를 통한 osteopontin-shRNA trasnsfection으로 오스테오폰틴을 knock-down시킨 세포주를 제작하였고 (CT26shOpn), 대조군으로 lentiviral control vector(pGIPZ)를 transfer한 CT26 세포주를 제작하여 (CT26pGIPZ) 마우스 암 모델에 적용하였고, 그 결과 암 유래 오스테오폰틴이 암 세포 세포사멸을 억제하고 미분화 골수성 세포의 축적을 촉진함으로써 체내 암 성장에 기여함을 알 수 있었다. 또한 유세포 분석을 통하여 암 마우스에서 증가된 오스테오폰틴이 초기 암 단계에서부터 extramedullary myelopoiesis에 기여하며, 이는 암의 크기와는 관계없음을 밝혔다.

또한 오스테오폰틴이 직접적으로 암 마우스 비장 내 LK 세포의 증식에 관여함을 in vivo와 in vitro 모두에서 확인하였다. 그리고 LK 세포의 증식은 주로 오스테오폰틴-CD44* 결합에 의한 ERK1/2-MAPK** signal pathway에 의해 일어남을 밝혔다.

* CD44 : 세포표면 히알루론산을 인식하는 당 단백질.

** ERK1/2-MAPK signal pathway : 세포 성장 및 사이클을 조절하는 세포 내부 신호전달체계.

항-오스테오폰틴 항체의 단독사용 혹은 면역세포기반 치료백신과 항체의 병행사용으로 오스테오폰틴을 저해함으로써 항암면역반응을 향상시킬 수 있음을 두 종류의 마우스 암모델에서 확인하였다. 암을 가진 마우스의 오스테오폰틴을 항 오스테오폰틴 항체로 억제하였을 때 약간의 항암효과를 관찰할 수 있었으며, 위 항체를 면역치료백신과 함께 적용하였을 때 치료백신의 항암효과를 더욱 상승시킴을 밝혔다.

3. 기대효과

위 결과는 암세포에서 유래한 오스테오폰틴이 LK세포의 증식에 관여함으로써 extramedullary myelopoiesis를 증가시키고 결과적으로 미분화 골수성 세포의 축적에 관여함으로써 암-면역억제환경*을 조성함을 제시하고 있다. 또한 마우스 암 모델에서 치료백신와 항-오스테오폰틴 항체를 병행사용함으로써 치료백신의 항암효과를 더욱 상승시킴을 보여주었다. 따라서 향후 암 치료에 오스테오폰틴을 타겟으로 한 항체 혹은 저해제를 이용함으로써 기존 항암치료요법의 치료효율을 증진시킬 수 있을 것으로 기대된다.

* 암-면역억제환경 : 암 환자에서 면역반응을 억제하는 세포의 증가로 암세포를 제거할 수 있는 면역세포 및 항체의 방해하는 것