매사추세츠대학교 애머스트(Amherst) 연구팀은 최근 쥐 실험에서 나노입자를 기반으로 한 새로운 백신이 흑색종, 췌장암, 삼중음성유방암 등 다양한 공격적인 암을 성공적으로 예방했다고 발표했다. 연구에 따르면 암 유형에 따라 백신을 접종한 생쥐의 최대 88%가 전체 시험 기간 동안 종양이 없는 상태로 유지되었으며, 이 전략은 여러 시험에서 체내 암 전이를 크게 줄이거나 심지어 완전히 예방하는 것으로 나타났습니다.

이번 백신 후보의 핵심은 서로 다른 두 가지 면역자극 분자를 동시에 캡슐화해 안정적으로 전달할 수 있는 지질나노입자로 구성된 '초보강제' 플랫폼이다. 이를 종양 자체의 특정 암 항원이나 '종양 용해물'과 결합할 수 있다. 연구팀에 따르면, 이 설계는 병원체가 면역 체계에 여러 "위험 신호"를 보내는 방식을 시뮬레이션하여 선천적 면역 세포를 보다 효과적으로 활성화하고, 항원을 효율적으로 제시하고 종양에 대한 T 세포 살해 반응을 시작하는 동시에 지속적인 면역 기억을 확립하도록 유도합니다.

연구의 첫 번째 단계에서 연구자들은 나노입자 플랫폼을 알려진 흑색종 펩티드 항원과 결합하고, 쥐에게 백신을 접종한 다음, 3주 후에 흑색종 세포를 주입하여 종양 공격을 시뮬레이션했습니다. 그 결과, 이 "슈퍼 보조제" 나노 백신을 투여받은 쥐의 80%가 최대 250일의 관찰 기간 동안 종양 없는 생존을 유지한 반면, 전통적인 백신, 비나노 제제를 투여 받거나 백신 접종을 받지 않은 대조군에서는 모두 종양이 발생하고 35일 이내에 사망한 것으로 나타났습니다. 동시에, 혈행성 파종 및 전이를 시뮬레이션하는 실험에서 나노백신으로 백신을 접종한 생쥐의 폐에서는 전이가 나타나지 않았지만 모든 대조군 동물의 폐에서는 명백한 종양 결절이 발견되어 전이를 차단할 가능성이 강조되었습니다.

연구 리더이자 이 학교 생의학 공학과 조교수인 Prabhani Atukorale은 팀이 이러한 보호를 "기억 면역"이라고 설명했다고 지적했습니다. 면역기억이 특정 부위에 국한되지 않고 몸 전체로 퍼져 앞으로 나타날 수 있는 암세포에 대해 장기간 순찰과 경계를 유지할 수 있다는 장점이 있다. 그녀의 이전 연구에서는 유사한 나노약물 디자인이 쥐의 기존 췌장 종양을 축소하거나 심지어 제거할 수 있다는 것을 보여 주었으며, 이는 또한 동일한 플랫폼이 종양이 형성되기 전에 방어선을 구축하기 위한 예방 백신으로도 사용될 수 있음을 보여줍니다.

그러나 각 암에 대한 특화된 항원을 개발하려면 복잡하고 비용이 많이 드는 유전자 염기서열 분석 및 생물정보학 분석이 필요한 경우가 많습니다. 이 장애물을 극복하기 위해 팀은 두 번째 단계에서 보다 직접적인 출처의 "종양 용해물"을 항원으로 사용하려고 시도했으며, 죽은 암세포의 전체 구성 요소를 나노 "슈퍼 보조제"와 결합하여 백신을 만들고 쥐를 대상으로 흑색종, 췌장관 선암종 및 삼중 음성 유방암에 대한 보호 효과를 테스트했습니다. 결과는 놀라웠습니다. 췌장암 모델에서 백신을 접종한 쥐의 88%가 종양 형성을 거부했습니다. 유방암 모델에서는 이 비율이 75%, 흑색종 모델에서는 69%였습니다. 초기 챌린지 동안 종양이 없는 모든 백신 접종 쥐는 이후에 전신에 암세포를 재주입했을 때 전이에 대한 강한 저항성을 나타냈습니다.

논문의 제1저자이자 이 학교의 박사후 연구원인 그리핀 케인(Griffin Kane)은 강력한 종양 특이적 T 세포 반응이 생존 기간을 연장하고 재발을 예방하는 열쇠라고 말했습니다. 이 나노플랫폼이 T 세포 반응을 크게 향상시킬 수 있는 이유는 많은 유망한 면역 보조제 간의 "호환되지 않는" 호환성 문제를 해결하기 때문입니다. 전통적인 제제에서는 여러 면역 자극 분자가 분자 특성의 차이로 인해 안정적으로 공존하기 어려운 반면, 지질 나노입자는 "담체 구획"과 같은 다양한 보조제를 공동 캡슐화하고 조화롭게 방출할 수 있으므로 다중 채널 선천적 면역 활성화 및 효율적인 항원 제시를 달성할 수 있습니다.

연구자들은 이 나노입자 시스템이 다양한 암에 적용할 수 있는 "플랫폼" 백신 구축을 위한 견고한 기반을 제공한다고 믿습니다. 향후에는 진단받은 환자의 질병 조절과 재발 및 전이 위험 감소를 돕는 치료용 암백신으로 활용될 것으로 기대된다. 또한 고위험군에 대한 예방 예방접종 프로그램을 제공할 수도 있습니다. 이 핵심 기술에 초점을 맞춰 Atukorale과 Kane은 신생 회사인 NanoVax Therapeutics를 공동 설립했습니다. 이 회사는 이 플랫폼의 임상적 혁신을 촉진하고 안전성과 효과에 대한 "위험 제거" 검증을 완료하며 더 많은 암 유형 및 치료 시나리오로 확장하는 데 전념하고 있습니다.

관련 연구는 '플랫폼 암 예방접종을 위한 초보강 나노입자'라는 제목의 논문으로 '메디슨(Medicine)' 저널에 게재됐다. 연구팀은 현재 기존 기반을 바탕으로 치료용 암 백신을 추가로 개발할 계획이며 초기 단계 중개 연구에 착수했다. 연구원들은 또한 이러한 진전이 의생명공학과, 응용 생명과학 연구소, 캠퍼스 내 협력 의과대학과 같은 여러 기관의 지원에 달려 있다고 강조했습니다. 다학제적 교차는 나노면역 기술을 실험실에서 임상까지 촉진하는 열쇠입니다.