교모세포종 항암 효과 136% 높이는 치료제 개발

모세포종 줄기세포 타겟팅하는 항암제 운반체… 수술 후 항암 치료 반응 확인 가능한 종양 플랫폼도 개발

교모세포종 항암제가 암 줄기세포를 타겟팅하게 해 치료 효과를 높이는 치료제가 나왔다.

연세대 의과대학 의학공학교실 성학준·유승은 교수·백세움 연구원, 세브란스병원 신경외과 강석구·윤선진 교수 연구팀은 교모세포종 항암제의 치료 효과를 136% 높이는 운반체를 개발했다고 14일 밝혔다.

이번 연구 결과는 바이오 소재 분야의 국제학술지인 어드밴스드 헬스케어 머터리얼스(Advanced Healthcare Materials, IF 11.092) 최신호에 게재됐다.

교모세포종은 뇌 신경세포에 생기는 암으로 진행이 빠르고 치료가 어렵다. 환자 평균 생존 기간이 18개월에 불과하고 5년 생존율은 3% 미만일 정도다. WHO가 분류한 종양 등급에 따르면 가장 최악인 4등급에 속한다.

치료를 위해서는 수술 이후에 14일 안에 방사선, 항암 치료를 시행해야 한다. 교모세포종은 빠른 전이를 보이기 때문이다. 전이가 빠른 만큼 항암제의 효과가 다른 암종에 비해 떨어진다.

연구팀은 교모세포종의 이러한 특성을 해결하고자 항암제를 뇌암 줄기세포까지 운반해 치료 효과를 높이는 치료제와 함께 방사선과 항암 치료의 반응을 살필 수 있는 뇌암 미니어처를 개발했다.

먼저 수술에서 얻은 종양 조직을 배양해 실제 뇌종양 환경을 구현한 미니어처를 제작했다. 그동안 교모세포종의 방사선, 항암 치료 효과를 확인하는 미니어처에는 환자 세포를 활용했다. 종양 배양법은 세포 배양법보다 성공률은 약 69% 높았고 배양 기간은 3주 정도 단축할 수 있었다. 특히, 수술 2주 안에 후속 치료를 이어가는 교모세포종에서 종양 배양법은 미니어처 제작 기간을 단축해 환자 맞춤형 치료를 가능하게 한다.

이어서 뇌종양 줄기세포에서 유래한 나노베지클을 제작해 약물을 전달하는 치료제를 개발했다. 나노베지클이란 DNA, RNA 등이 안정적으로 포장돼 약물 담지가 가능한 나노크기 전달체이다.

연구팀은 종양을 21일 이상 배양했을 때 조직을 이탈하는 암 줄기세포를 발견했고 줄기세포를 표적하는 나노베지클을 만들었다. 암 전이에서 큰 역할을 하는 이러한 세포에서 PTPRZ1 단백질이 90% 이상 발현했다. PTPRZ1 단백질과 결합하는 아미노산으로 구성된 펩타이드 안에는 항암제를 실었다.

종양 조직에 항암제만 투여했을 때의 항암 효과는 22%에 그쳤지만 연구팀이 개발한 치료제를 함께 넣으면 52%로 높아졌다.

성학준 교수는 “항암제 효과를 높이는 치료제는 물론 치료제 효과를 확인할 수 있는 미니어처 제작까지 다양한 연구 성과를 통해 교모세포종 정복의 단초를 마련했다”고 밝혔다.

강석구 교수는 “전이가 빨라 수술 후 항암 치료 효과가 다른 암종에 비해 떨어졌던 교모세포종에서 환자 맞춤형 치료의 기반을 구축했다”고 밝혔다.