의학과 백문창 교수팀은 면역세포 엑소좀을 면역 항암 치료제로 활용할 수 있는 가능성을 제시했다.

엑소좀(exosome)은 세포 아바타라 불린다. 엑소좀은 대부분 세포에서 분비되는 100nm 크기의 나노 입자로, 단백질과 RNA를 포함하고 있어 이를 분비한 세포의 성질 및 상태를 대변한다.

암세포는 면역세포 공격을 피해 살아남기 위한 방법으로 암세포 표면에 PD-L1 단백질을 발현한다. 이를 바탕으로 항PD-L1항체와 항PD-1항체를 이용한 면역 항암제 연구가 대세이지만 여전히 암세포는 면역 회피 기능을 한다. 이와 관련된 주요 기전 중 하나로 암세포는 PD-L1이 발현된 엑소좀을 분비하면서 면역세포의 활성을 억제한다.

백 교수팀은 면역세포 중 하나인 CD4+T 세포에서 나온 엑소좀 또는 IL-2로 엔지니어링(engineering)한 CD4+T세포에서 나온 엑소좀이 암세포 유래 엑소좀 PD-L1의 분비를 억제한다는 사실을 확인했다. IL-2는 면역체계를 조절하는 신호전달물질인 사이토카인(cytokine)의 일종으로 과도하게 활성화되면 각종 면역질환을 일으킨다.

백 교수팀은 CD4+T 세포 유래 엑소좀은 면역 활성에 영향을 주는 miRNAs(마이크로RNAs)를 다량 보유해 암세포 유래 엑소좀 PD-L1의 분비를 줄이고 면역세포의 기능이 활성화되는 것을 밝혀냈다. 피부암을 유발한 동물 실험에서 암 증식과 전이가 감소하는 것을 확인하고, 현재 여러 가지 암 모델에 적용 중이다.

이와 함께 면역세포를 IL-2로 엔지니어링을 한 경우에 다양한 miRNAs의 발현이 증가한다는 사실도 발견했다. IL-2를 이용해 활성화된 면역세포로부터 분비되는 엑소좀은 더 강력한 항암효과를 보이는 동시에 과도하게 면역세포가 활성화할 수 있는 IL-2의 부작용이 감소했다고 백 교수팀은 설명했다.

경북대 엑소좀융합사업단을 이끌고 있는 백문창 교수는 “연구 결과를 응용하면, 부작용이 적은 면역 증진 엑소좀을 이용해 새로운 면역 항암제를 제시할 수 있다. 특히 이번 연구는 IL-2를 이용해 면역세포 내에 miRNAs의 양이 증가하고, 이를 포함하는 엔지니어링된 엑소좀이 면역세포의 활성을 증가시킨다는 기전을 세계 최초로 규명한 내용이다. 이와 같은 방식으로 IL-2와 같은 여러 가지 사이토카인으로 엔지니어링된 엑소좀을 개발하는 연구를 향후 지속적으로 진행해 산업화할 수 있도록 하겠다.”라고 밝혔다.

연구 결과는 분야 최고 수준의 국제학술지 ‘저널 오브 익스트라셀률라 베지클스 (Journal of Extracellular Vesicles)’ 12월호와 ‘바이오머트리얼스 (Biomaterials)’ 10월호에 각각 게재됐다.