부경대학교 곽민석 교수와 영남대학교 진준오 교수 연구팀이 우리 몸이 가진 면역세포의 항암능력을 증강시킬 핵산 복합물질을 개발했습니다. 연구팀은 암세포를 인식할 수 있는 센서로 작용할 단백질 조각과 면역 세포를 자극할 핵산물질 등 생체분자들로 복합물질을 합성했는데요. 연구팀은 복합물질을 생쥐에 전달해 종양의 성장과 전이를 억제함을 확인했습니다. 이 연구는 <Journal of Controlled Release>에 게재됐습니다.
핵산나노물질로 면역세포 항암능력 UP
면역세포는 우리 몸이 병원균 등 외부침입에 대비해 갖는 세포입니다. 최근 면역세포를 활성화함으로써 암세포를 공격하려는 면역항암 연구가 활발합니다. 암 항원에 특이적인 면역 활성은 암 세포를 선택적으로 사멸할 수 있는 능력을 보유합니다. 따라서 염증 및 정상세포의 괴사와 같은 부작용을 최소화 할 수 있죠. 나노소재 과학은 이러한 항원 특이적 면역 활성을 유도하기 에 적합합니다. 하지만 생체적합성이 높은 물질을 이용하는데에는 어려움이 있었습니다.
한편 세포핵에 존재하는 핵산인 DNA는 유전정보를 저장해 다음 세대로 전달하는 유전물질로 잘 알려져 있습니다. 또한 서열 특이적인 결합 특성 덕분에 나노구조물의 구성단위 또는 약물전달체로의 활용 가능성도 주목받는데요. 연구팀은 구(球)형으로 자가조립되는 지질 DNA에 DNA 조각(CpG서열)을 탑재한 복합 물질을 제작했습니다.
- CpG?
면역세포 내의 9번 관문수용체(TLR9, toll-like-receptor)와 결합하여 면역증강효과를 일으키는 단일가닥 DNA를 말합니다.
연구팀은 DNA 염기쌍을 프로그래밍해 DNA 이중나선을 형성 하도록 항원펩티드 및 CpG 면역증강제를 약 10 nm의 작은 지질 DNA 나노입자에 탑재했습니다. 연구팀은 펩티드를 전달물질인 지질 DNA에 결합하기 위한 방법으로 펩티드-유사핵산 PNA (peptide uncleic acid) 기술을 적용했는데요. 연구팀은 항원펩티드와 면역증강제가 혼합된 이 신규 물질을 '면역치료핵산물질(INA, immunotherapeutic nucleic acid)'라 명명했습니다.
나아가 연구팀은 제작한 복합물질의 항원 특이적인 면역반응과 항암효과를 동물 암 모델을 이용해 검증했습니다. 연구팀은 흑색종에 걸린 생쥐모델에 복합물질을 투여했는데요. 투여한 결과 연구팀은 생쥐모델에서 면역세포(T 세포)의 증식과 염증성 단백질(Cytokine)의 분비를 확인했습니다. 연구팀은 또한 생쥐의 흑색종 및 상피세포암종의 성장을 억제함도 관찰했습니다.
연구팀이 사용한 복합물질은 DNA 조각을 이용해 서열을 조율할 수 있습니다. 뿐만 아니라 생체 내에 존재하는 DNA 조각, 지질 사슬 등을 사용함으로써 생체적합성이 우수합니다. 이번 연구를 주도한 곽민석 교수는 "개발한 INA는 기존의 항원, 면역증강제 혼합 백신보다 항원 특이적 면역 활성이 높은 효율로 유도됐다"며 "이 결과를 바탕으로 다양한 질병에 대한 백신을 개발해 봤으면 한다"고 전했는데요. 덧붙여 "특히 신종 플루나 HIV와 같은 바이러스가 유발하는 질병에 적용 가능할 것으로 기대된다"고 밝혔습니다.
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