고려대학교 구로병원 심장혈관흉부외과 김현구 교수와 KAIST 바이오및뇌공학과 박지호 교수 공동 연구팀이 폐암세포와 종양 주변 면역환경을 동시에 겨냥하는 흡입형 나노치료제를 개발했다.
고대구로병원에 따르면 연구팀은 폐에 자연적으로 존재하는 폐 계면활성제를 활용해 나노입자를 만들었다. 입자 안에는 항암제 파클리탁셀을 넣고, 표면에는 엽산수용체를 표적으로 삼는 페메트렉시드를 결합했다. KIST 김경수 박사와 고대구로병원 전은비 연구원·이준희 교수도 연구에 참여했다.
흡입형 치료는 항암제를 폐 병변에 집중적으로 전달하는 방식이다. 다만 흡입 가능한 형태로 만드는 과정에서 입자가 불안정해지거나 폐에 도달한 뒤 면역세포에 의해 빠르게 제거되는 문제가 있어 약물의 체류 시간을 확보하는 것이 과제였다.
이번 연구에서 페메트렉시드는 주로 항암제 자체의 역할보다 엽산수용체가 많이 발현된 폐암세포와 특정 종양연관 대식세포를 찾아가는 표적 물질로 활용됐다. 세포실험에서 나노치료제는 폐암세포에 흡수돼 생존율을 낮췄으며, 암의 성장을 돕는 M2형 대식세포에도 전달됐다.
치료 후에는 M2형 대식세포의 특성이 줄고, 항암 면역반응을 돕는 M1형 대식세포와 유사한 특성이 증가했다. 연구팀은 암세포를 직접 공격하는 동시에 종양 주변 면역환경을 조절할 가능성을 확인했다.
폐암 생쥐 실험은 대조군, 일반 파클리탁셀 투여군, 비교용 PLGA 나노입자 투여군, 개발 나노치료제 투여군으로 나눠 진행했다. 개발한 나노입자는 폐에 최대 48시간 머물렀고 다른 장기로의 분포는 적었다. 3주간 치료한 결과 일반 파클리탁셀과 비교용 나노입자 투여군보다 종양 성장이 억제됐다.
관찰 기간 사망한 개체는 각 군 8마리 중 대조군 5마리, 파클리탁셀 투여군 4마리, PLGA 나노입자 투여군 3마리, 개발 나노치료제 투여군 1마리였다. 주요 장기와 혈액검사에서는 뚜렷한 전신 독성이 확인되지 않았다. 이는 해당 동물실험에서 관찰한 결과다.
김현구 교수는 “이번 연구는 폐의 생리적 환경을 활용한 흡입형 플랫폼을 통해 폐암세포와 종양 면역미세환경을 동시에 공략할 수 있다는 가능성을 전임상 단계에서 확인했다는 데 의미가 있다”고 말했다.
한편 연구 결과는 국제학술지 Journal of Nanobiotechnology에 게재됐다.
