장내 미생물 대사체로 먹는 항암 나노약물 구현

성균관대학교 조영석 의과대학 교수 연구팀이 미국 미시간대학교 제임스 문 교수 연구팀 등과 국제 공동 연구를 진행해 경구형 항암 마이크로바이옴 기반 나노 약물을 개발했다. 장내 미생물이 생성하는 대사산물을 이용해 암세포를 공격하는 면역세포의 기능을 높인 성과로, 연구 결과는 ‘네이처 나노기술’ 최신호에 실렸다.

연구팀은 인체에 안전하면서 항암 면역반응을 강화할 수 있는 천연 미생물 대사물질 3,4-디하이드록시벤조산(DHB)을 발굴했다. 실험에서 DHB는 암세포를 공격하는 CD8+ T세포가 쉽게 지치지 않고 오래 생존하도록 줄기세포 특성을 강하게 유도했다. T세포 탈진과 관련된 당 분해 과정을 억제하고 세포 생존에 관여하는 작용을 활성화하는 원리다.

DHB는 체내에 들어간 뒤 몇 분 만에 사라져 의약품으로 활용하기 어렵다는 한계가 있었다. 연구팀은 DHB의 화학 구조를 바꾼 프로드러그를 합성하고, 기름과 물을 정밀하게 혼합한 올리브유 형태의 먹는 나노 에멀젼 ‘Prodrug 201’을 함께 설계했다. 이 제형은 천연 물질보다 체내 체류 시간을 늘렸고, 전신에 흡수되는 생체이용률을 14.3배 높였다.

대장암과 흑색종, 유방암 동물 모델에 약물을 투여하자 줄기세포 특성을 지닌 T세포가 종양 부위로 이동하면서 종양 크기가 크게 감소했다. 면역항암제와 병용한 실험에서는 암세포가 완전히 사라지는 효과와 재발을 막는 면역 기억도 확인됐다. 장내 미생물의 면역 조절 작용을 분자 수준에서 규명하고 이를 경구용 나노의약품으로 구현한 이번 연구는 마이크로바이옴 기반 면역항암 치료제 개발의 기반을 제시했다.