▲ 나노탁의 광역학 치료 매개 파이롭토시스 강화 및 암 대사 리프로그래밍 기전 / 나노탁의 광-면역치료 작동 메커니즘을 설명한다. 나노탁은 종양에 축적된 후 종양 특이적 효소에 의해 절단되어 PROTAC과 광감각제를 방출한다. 방출된 광감각제는 레이저 조사 시 활성산소종을 생성해 파이롭토시스를 유도하고, 동시에 PROTAC은 세포 내 헥소카이네이즈-2 단백질을 분해해 해당작용을 억제함으로써 면역반응을 더욱 증폭시킨다. 이러한 광역학 치료와 PROTAC의 시너지 효과는 파이롭토시스를 극대화하고, 암 대사 리프로그래밍을 통해 면역 사이클을 활성화하여 궁극적으로 원발성ㆍ전이성ㆍ재발성 삼중음성 유방암을 효과적으로 억제한다.(그림 및 설명=한국과학기술연구원 심만규 선임연구원)  © 특허뉴스

난치성으로 악명 높은 삼중음성 유방암(TNBC)을 겨냥해 암세포의 생존 축을 끊고, 빛으로 면역반응을 폭발시키는 이중 타격형 나노치료제가 나왔다. 한국연구재단은 한국과학기술연구원(KIST) 심만규 박사 연구팀과 건국대 박주호 교수 연구팀은 프로탁(PROTAC) 과 광역학치료(PDT) 를 하나의 초분자 자가조립체에 담은 신약 후보 ‘나노탁(NanoTAC)’ 을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구성과는 9월 26일 세계적 권위의 학술지 ‘신호 전달 및 표적 치료(Signal Transduction and Targeted Therapy)’에 게재됐다.

왜 ‘나노탁’인가... 면역대사 분해 + 광반응

면역치료가 확산됐지만, 종양은 저산소(hypoxia) 와 과도한 해당작용(glycolysis) 으로 면역원성을 떨어뜨려 치료 효과를 무디게 한다. 나노탁은 이 병목을 동시에 노린다. 프로탁 모듈이 암세포 내 면역대사에 관여하는 핵심 단백질을 표적 분해해 해당작용을 억제, 종양 미세환경의 저산소 상태를 완화한다.

광감각제 모듈은 빛 조사 시 암세포를 선택적으로 사멸시키고, 항암면역 반응을 증폭한다. 결과적으로 대사 재설정 → PDT 효율 상승 → 강력한 면역 유도라는 선순환을 한 입자 안에서 구현한다.

어떻게 작동하나... 운반체 없는 ‘초분자 자가조립’

나노탁은 별도의 나노 운반체 없이 프로탁과 광감각제가 분자 간 상호작용만으로 스스로 조립돼 균일 나노입자를 이룬다. 동물 모델에서 투여된 입자는 종양 조직에 축적된 뒤, 종양 특이적 효소에 의해 절단되며 두 성분을 각각 방출한다. 이때 프로탁은 표적 단백질을 지속 분해해 암의 에너지 동맥을 조이고, 광감각제는 빛에 반응해 강한 면역원성 세포사를 일으킨다. 연구팀은 이 조합으로 종양의 성장·재발·전이 억제를 확인했다.

심만규 선임연구원은 이번 연구 성과에 대해“프로탁과 광역학 치료의 시너지 효과를 통해 암세포 내 면역원성을 극대화한 나노의약기술”이라며, “나노탁이 난치성 암 치료를 위한 새로운 항암 면역치료 원천기술이 될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

논문명은 Reprogramming of Cancer Metabolism via Photoresponsive Nano-PROTAC Enhances Pyroptosis-Mediated Immunotherapy이다.