면역항암제 효능 높이는 '장내 미생물' 찾았다

항암 마이크로바이옴 발굴
새로운 암 치료제 개발 기대

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 면역 항암제 효능을 높이는 장내 미생물(마이크로바이옴)을 발굴하고 그 원리를 입증했다. 연구진은 항암 마이크로바이옴 발굴을 통한 새로운 암 치료제 개발이 가능할 것으로 예상했다. 광주과학기술원은 박한수 의생명공학과 교수의 연구팀과 박 교수가 창업한 면역항암제 기업 지놈앤컴퍼니가 공동 연구를 통해 이 같은 연구 성과를 거뒀다고 12일 밝혔다. 이번 연구 성과는 국제 학술지인 네이쳐 마이크로바이올로지에 실렸다.

한국인 폐암에 항암 효능 높이는 장내 미생물

연구팀은 총 235명의 정상 비소세포성폐암 환자의 장내 미생물을 분석했다. 이 결과 한국인 비소세포성 폐암 환자 중 항암제 치료 효과가 좋은 그룹에서 비피도박테리움 비피덤이 유의하게 많이 분포함을 확인했다. 이 마이크로바이옴은 비피도박테리움 속의 박테리아 종으로 우리 몸의 위와 장에 산다. 폐암은 조직형에 따라 크게 소세포성 폐암과 비소세포성 폐암으로 구분한다. 비소세포성 폐암의 종류에는 폐의 선암, 편평상피세포암, 대세포암 등이 있다.

연구팀은 암 모델 생쥐를 통해 비피도박테리움 비피덤과 면역항암제(anti-PD-1) 병용 투여시 같은 비피도박테리움 비피덤 종이라도 균주마다 암 억제 정도가 다른 것을 확인했다. 이어 균주와 면역항암제 병용 투여 시 면역항암제 단독 투여보다 유의하게 암을 더 억제하는 비피도박테리움 비피덤 균주를 발굴했다.

항암 효능 높이는 원리도 규명

박한수, 배지수 지놈앤컴퍼니 대표

또한 연구팀은 다중오믹스 분석을 통해 비피도박테리움 비피덤 균주의 항암 기전을 규명하기도 했다. 마우스의 장 유전체, 전사체 분석을 통해 항암 균주 복용시 항암 사이토카인 중 하나인 인터페론 감마 조절 관련 유전자의 발현이 증가하는 것을 관찰했다. 이어 혈청 대사체와 지방체 분석을 통해 균주 투여시 인터페론감마 분비를 촉진시키는 대사체가 증가한다는 것을 파악했다.

여기에 연구팀은 면역항암제에 효능이 있는 비피도박테리움 비피덤 균주들이 인간 면역세포(monocyte, CD8+ T cell)와 공동 배양할 때도 비 효능 균주들에 비해 인터페론 감마 분비를 유의하게 증가시키는 것을 확인했다.

이후 유전체 분석을 통해 면역 항암제 효능 증진 균주들에서 펩티도글리칸 합성 경로가 증가하는 것을 알아냈다. 이어 마우스 실험을 통해 세균의 세포벽을 이루는 구성 성분인 펩티도글리칸의 차이가 비피도박테리움 비피덤 균주의 면역 항암제 효능 증진의 핵심 기전임을 증명했다.

박한수 교수는 "세계 최초로 아시아인 비세포성폐암에서 항암제 치료효능을 증진 시키는 마이크로바이옴을 발굴했고 나아가 같은 종이라도 균주에 따라 항암 효과가 현저히 차이 나는 기전을 다중오믹스 분석을 통해 규명했다"며 "이번 연구성과를 바탕으로 마이크로바이옴 신약을 개발해 면역항암제에 저항성을 가지는 암종 및 암 환자에게 암 치료의 희망을 주고 싶다"고 말했다.