JCR 논문 게재..암세포 발현 CD44 타깃 ‘외부항원(OVA)+siPD-L1’ 탑재 나노입자 전달..폐암 모델 마우스서 종양성장 억제 및 장기보호 효과

면역세포 활성화를 유도하는 외부항원(foreign antigen)과 PD-L1 siRNA를 탑재한 나노입자(nanoparticle)를 종양과 종양미세환경(TME)의 수지상세포(dendritic cells, DCs)에서 과발현하는 CD44를 타깃해 전달함으로써 항암효과를 높인 연구결과가 나왔다.

암세포에 특이적으로 외부항원을 전달해 면역세포를 활성화함과 동시에 PD-L1을 억제해 항암효과를 극대화한 접근법이다.

외부항원으로 사용되는 닭의 OVA(chicken ovalbumin)를 DCs와 암세포에 전달해 항암효과를 유도하고, 종양세포가 사멸하며 분비되는 내인성 항원(endogenous tumor antigen, TA)으로 면역세포를 부스팅하는 기전이다. 연구팀은 폐암 마우스모델에서 대조군 대비 높은 항암효과와 함께 종양세포 재투여(re-challenging) 시험을 통해 종양 재발에 대한 장기간 보호효과를 확인했다.

김태우 고려대 교수이자 넥스아이 CTO는 8일 이같은 연구결과를 국제학술지 ‘JCR(Journal of controlled release, IF: 9.776)’에 게재했다고 밝혔다(doi.org/10.1016/j.jconrel.2022.04.023).

논문에 따르면 연구팀은 먼저 유전체 데이터베이스(The Cancer Genome Atlas, TCGA) 분석을 통해 여러 종류의 암종에서 CD44와 CD274 mRNA 발현간 상관관계를 확인했다. CD44는 암세포와 수지상세포 등에서 발현하는 세포막 수용체로 암세포에서 면역반응을 조절하는데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. CD274는 PD-L1을 암호화하는 유전자다.

실제로 폐암환자(lung adenocarcinoma)를 대상으로 분석한 결과, CD44 과발현군(CD44 high)에서는 CD274 발현이 유의미하게 증가해 있었으며, CD44와 CD274 발현이 높은 환자들은 낮은 환자들(CD44 low, CD274 low)보다 전체생존기간(OS)이 짧아 예후가 좋지 않았다.

연구팀은 CD44 과발현 종양과 DCs를 타깃해 외부항원을 도입함과 동시에 PD-L1을 억제하면 면역세포가 활성화되면서 항암효과를 높일 수 있을 것으로 생각했다. 이를 확인하기 위해 페길화된 폴리머에 CD44 리간드인 HA(hyaluronic acid)와 외부항원인 OVA를 도입하고, PD-L1 siRNA를 탑재한 PPLs(Polyethylenetimine polymplexes)을 합쳐 PEG-HA-OVA/PPLs 나노입자를 만들었다.

연구팀은 폐암 세포(TC1 cell)를 주입한 마우스모델에 PEG-HA-OVA/PPLs을 투여한 결과 대조군과 비교해 종양크기의 유의미한 감소를 확인했다. 구체적으로 연구팀은 PEG-HA-OVA/PPLs 투여군의 종양크기는 약물 투여 30일이 지난 시점에서 약 200 ㎣ 수준으로, 대조군 약 400㎣ 보다 유의미하게 작았다.

또 PEG-HA-OVA/PPLs 투여군에서는 IFN-γ 생성과 TIL(T lymphocytes) 활성 마커인 CD107a 발현, 종양 세포사멸 마커인 caspase3 발현이 유의미하게 증가했다. 특히 E7 특이적 CD8 T세포 발현도 증가해 있었는데, 이는 내인성 종양항원(endogenous TA)에 반응해 종양미세환경(TME)에서 T세포가 활성화 됐다는 것을 의미한다.

연구팀은 PEG-HA-OVA/PPLs이 면역세포를 활성화해 종양세포를 재주입(re-challenging)한 경우에 보호효과를 나타냄을 확인했다. 구체적으로 연구팀은 종양세포 5x10^4개를 주입한 종양 마우스 모델에 PEG-HA-OVA/PPLs를 투여하고, 약 2주후(21일차)에 수술로 암세포를 제거했다. 이후 6주 동안 기억 T세포가 형성되기를 기다렸다가 63일차에 종양세포(5x10^6 cells)를 재투입하고 70일차와 91일차에 분석을 진행했다.

그 결과 PEG-HA-OVA/PPLs 투여군은 E7 특이적인 CD8 T세포 발현이 대조군 대비 유의미하게 증가했으며, 폐암 결절(lung nodules) 수도 유의미하게 감소했다.

김 교수는 “바이오마커와 나노입자 기술을 이용해 항암효과를 높일 수 있었으며, 면역항암제 불응성 종양에 대한 효과도 기대할 수 있을 것”이라고 말했다.

한편 넥스아이는 지난해 4월 윤경완 대표가 설립한 바이오벤처로 다양한 면역항암 치료에 불응을 유도하는 인자를 타깃한 신규 면역항암제를 개발하고 있다. 넥스아이는 현재 리드파이프라인 ‘NXI-101’을 전임상 연구를 진행하고 있으며 내년 비소세포폐암(NSCLC) 등 고형암을 대상으로 임상에 진입할 계획이다.