장내 미생물 대사산물이 암세포 파괴…세계 최초 경구용 나노의약품 개발

성균관대학교 조영석 교수와 미시간대학교 제임스 문 교수 공동 연구팀이 장내 미생물이 만드는 대사산물을 활용해 암세포를 파괴하는 세계 최초의 경구용 나노의약품을 개발했다.

12일(현지시간) 생명과학 전문 매체 애저라이프사이언스에 따르면, 연구팀은 장내 미생물 대사산물인 '3,4-디하이드록시벤조산(DHB)'이 면역세포의 항암 능력을 크게 향상시킨다는 사실을 발견했다. 이번 연구 결과는 나노과학 분야 국제학술지 '네이처 나노테크놀로지' 최신호에 게재됐다.

연구에 따르면 DHB는 암세포를 파괴하는 핵심 면역세포인 'CD8+ T세포'의 줄기세포성을 강력하게 촉진한다. 일반적으로 T세포는 과도한 당분해 과정으로 인해 기능이 소진되지만, DHB는 이를 막아 T세포가 장기간 활성을 유지하며 암세포를 공격하도록 돕는다.

하지만 DHB는 체내에 들어가면 수 분 내로 분해돼 사라지는 한계가 있었다. 연구팀은 나노기술을 적용해 이 문제를 해결했다. DHB를 안정적인 전구약물(prodrug) 형태로 화학 변형한 뒤, 올레인산 기반의 경구용 나노에멀전('Prodrug 201')으로 캡슐화했다.

이 경구용 나노의약품은 약물의 혈중 체류 시간을 획기적으로 늘려 전체 흡수율(생체이용률)을 14.3배 높였다. 대장암, 흑색종, 유방암 동물 모델에서 이 약물을 투여하자 종양 부위로 T세포가 효과적으로 이동하며 종양 크기가 극적으로 감소했다. 특히 기존 면역관문억제제와 병용 투여 시 종양을 완전히 제거하고 암 재발을 막는 장기 면역 기억까지 형성했다.

조영석 교수는 "이번 연구는 장내 미생물 대사산물이 면역체계를 조절하는 분자적 비밀을 밝히고, 그 지식을 나노기술을 통해 편리한 경구용 약물로 전환하는 데 성공했다"며 "미개척 미생물 자원을 안전하고 확장 가능한 나노의약품으로 전환함으로써 차세대 마이크로바이옴 기반 항암 면역치료제 상용화의 중요한 발판을 마련했다"고 말했다.