성균관대학교 산학협력단

SAINT 임용택 교수 연구팀, 동력학적으로 작동하는

면역 기능 조절 약물 세계 최초 개발

성균나노과학기술원(SAINT) 임용택 교수 연구팀(제1저자 진승모, 유연정 박사과정생)이 치료용 면역 세포들이 탈진(exhaustion)을 최소화하면서, 효과적인 항종양 면역을 생성할 수 있게 하도록, 동력학적으로 활성화 기능이 조율된 나노 아주번트(kinetically activating nanoadjuvant; K-nanoadjuvant)를 세계 최초로 개발하였다.

해당 연구 결과는 다학문적 과학 분야 국제 학술지인 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology, IF: 39.213)에 게재되었다.

암 면역 요법을 강화하려면 다양한 면역억제 인자들로 이루어진 암 환경에서 면역세포가 탈진 없이 암세포의 특이적인 정보를 갖고 최적으로 활성화 되어 있어야 한다.

이를 위하여 톨-유사 수용체 작용제(toll-like receptor agonist; TLR agonist)와 같은 선천적 면역을 효과적으로 유도할 수 있는 다양한 약물들이 개발되어 왔지만, 이러한 약물들은 면역 독성 및 면역 세포들의 탈진을 유도하여, 효과적이지 못한 암 면역 요법을 초래하였다. 이는 면역 관문 억제제(immune checkpoint inhibitor)와 같은 최신 항암면역치료제의 효율이 5-30%에 머무는 이유이기도 하다.

임용택 교수 연구팀은 이러한 한계점을 극복하기 위하여 역세포의 엔도/리소좀(endo/lysosome)에 존재하는 특이 감마-인터페론-유도성 리소좀 티올 환원 효소(gamma-interferon-inducible lysosomal thiol reductase; GILT)에 선택적으로 반응하는 링커(linker)를 이용하여 신개념 아주번트소재를 개발하였다.

이를 인체 내 안정성이 증명된 나노 리포솜에 적용하여 특정 장소와 시간에서 작동하는 TLR7/8 agonist(timely-activating TLR7/8a, t-TLR7/8a)를 신규 합성하고, 다양한 톨-유사 수용체 아고니스트들과의 조합을 통해 동력학적으로 면역 활성화 기능이 조율된 나노 아주번트인 K-nanoadjuvant를 개발하였다.

K-nanoadjuvant는 서로 다른 신호전달 루트를 통해, 면역세포를 활성화하는 두 가지의 면역 활성화 약물의 작용 기전을 시간(time), 순서(order), 및 조합 코드(combinatorial code)의 최적화를 통해 동력학적으로 조율함으로써, 비특이적 독성문제를 최소화하면서도 면역세포의 활성화를 극대화할 수 있을 뿐 아니라, 과도한 면역반응에 의해 유도되는 면역세포의 탈진 현상을 극복할 수 있는 나노 리포솜 기반의 신규 면역기능 조절 물질이다.

K-nanoadjuvant는 지속적으로 인터루킨 12(interleukin 12, IL-12)의 분비를 유발하는 비탈진 수지상 세포(non-exhausted dendritic cell)를 효과적으로 유도할 뿐만 아니라, 비탈진 세포독성 T 세포(cytotoxic CD8+ T cell)와 자연 살상 세포(natural killer cell)의 생성을 유도하였다.

K-nanoadjuvant는 3가지 종양 모델(피부암, 폐암, 유방암)에서 단독 요법으로 사용하거나, 면역 관문 억제제인 항 PD-L1 또는 항암제(독소루비신, doxorubicin)와의 병용 요법을 통해, 면역독성 없이 강력한 항종양 면역 효과를 보여주었다.

이 기술은 국내 벤처기업 프로지니어㈜에 기술 이전되어 현재 항암면역 치료제 및 감염성 질환 백신으로 신약 개발 중이다.

임용택 교수는 “K-nanoadjuvant는 면역 독성 문제를 해결하면서 효능을 극대화할 수 있는 플랫폼 기술이며, 인체 내 안전성이 증명된 나노 리포솜 기반의 약물로, 임상 적용 가능성이 매우 높다”며 “종양의 재발/전이를 방지할 수 있는 차세대 항암 면역 치료제로 활용될 가능성이 있다.”고 말했다.

※ 논문명: A nanoadjuvant that dynamically coordinates innate immune stimuli activation enhances cancer immunotherapy and reduces immune cell exhaustion

※ 저널: Nature Nanotechnology