실험적 mRNA 백신은 마우스 모델 연구에서 면역 요법의 종양 퇴치 효과를 증폭시켜 연구자들이 암에 맞서 면역 체계를 깨우는 보편적 백신을 개발한다는 목표에 한 걸음 더 다가가게 했다. 플로리다 대학의 연구에 따르면, Nature Biomedical Engineering에 최근 게재된 논문에 따르면, 테스트 백신과 면역 체크포인트 억제제라는 일반적인 항암제를 함께 투여했을 때 강력한 항종양 반응이 나타났다고 한다.

연구진은 종양에 발현되는 특정 표적 단백질을 공격하는 것이 아니라, 단순히 면역 체계를 활성화해 마치 바이러스와 싸우는 것처럼 반응하도록 유도함으로써 유망한 결과를 얻었다고 밝혔다. 연구진은 종양 내 PD-L1이라는 단백질의 발현을 자극하여 치료에 대한 내성을 높였다. 이 연구는 미국 국립보건원(NIH)을 포함한 여러 연방 기관과 재단의 지원을 받았다.

플로리다 대학교 건강 센터 소아 종양 전문의이자 이 연구의 수석 저자인 엘리아스 사유르 박사는 이번 결과가 수술, 방사선 치료, 화학 요법을 대체하는 잠재적인 새로운 치료 경로를 제시하며, 다양한 유형의 치료에 저항하는 종양과 싸우는 데 광범위한 영향을 미칠 것이라고 말했다.

플로리다 대학교 뇌종양 치료 센터(Preston A. Wells Jr. Center for Brain Tumor Therapy) 내 RNA 공학 연구실의 수석 연구원인 사유르는 “이 논문은 매우 예상치 못했고 흥미로운 관찰 결과를 담고 있습니다. 특정 종양이나 바이러스에 특이적이지 않은 백신이라도 mRNA 백신이라면 종양에 특이적인 효과를 나타낼 수 있다는 것입니다.”라고 말했다.

“이번 발견은 이러한 백신이 환자의 개별 종양에 대한 면역 체계의 민감성을 높이는 보편적 암 백신으로 상용화될 가능성이 있다는 것을 증명한 것입니다.”라고 McKnight Brain Institute 연구원이자 면역 종양학 및 미생물군 연구 프로그램의 공동 책임자인 세이어가 말했다.

지금까지 암 백신 개발에는 두 가지 주요 아이디어가 있었다. 많은 암 환자에게서 발현되는 특정 표적을 찾는 것, 또는 환자 자신의 암에서 발현되는 표적에 맞게 백신을 맞춤화하는 것이다. 논문의 공동 저자인 듀안 미첼(Duane Mitchell) 의학박사는 “이 연구는 세 번째 새로운 패러다임을 제시합니다. 암을 특정적 표적으로 삼는 것이 아니라 강력한 면역 반응을 자극하도록 설계된 백신을 사용함으로써 매우 강력한 항암 반응을 유도할 수 있다는 것을 발견했습니다. 따라서 이 백신은 암 환자 전반에 걸쳐 광범위하게 사용될 수 있는 상당한 잠재력을 가지고 있으며, 심지어 기성품 암 백신 개발로 이어질 가능성도 있습니다.”라고 말했다.

세이어는 8년 넘게 지질 나노입자와 mRNA를 결합하여 최첨단 항암 백신을 개발해 왔다. 메신저 RNA의 줄임말인 mRNA는 종양 세포를 포함한 모든 세포 내에서 발견되며 단백질 생성의 청사진 역할을 한다. 이 새로운 연구는 작년에 Sayour 연구실에서 이룬 획기적인 성과를 바탕으로 합니다. 최초의 인체 임상시험에서 mRNA 백신은 면역 체계를 빠르게 재프로그램하여 암울한 예후를 보이는 공격적인 뇌종양인 교모세포종을 공격하도록 했다. 4명의 환자를 대상으로 한 이 시험에서 가장 인상적인 결과 중 하나는 환자 자신의 종양 세포를 사용하여 만든 "특정" 또는 개인 맞춤형 백신을 사용한 이 새로운 방법이 종양을 거부하는 강력한 면역 반응을 얼마나 빨리 유발했는지다.

최근 연구에서 세이어 연구팀은 일반화된" mRNA 백신을 시험하기 위해 특별한 기술을 적용했다. 즉, 특정 바이러스나 돌연변이 암세포를 겨냥한 것이 아니라 단순히 강력한 면역 반응을 유도하도록 설계된 것이다. 이 mRNA 백신은 COVID-19 백신과 유사한 기술을 기반으로 개발되었지만, 잘 알려진 COVID-19의 스파이크 단백질을 직접 겨냥하지는 않았다.

플로리다 대학교 신경외과 릴리언 S. 웰스 교수와 플로리다 대학교 의과대학 소아과 교수인 세이어는 흑색종 마우스 모델에서 mRNA 제형을 PD-1 억제제라는 일반적인 면역 요법 약물과 병용했을 때 정상적으로 치료에 저항하는 종양에서 유망한 결과가 나타났다고 밝혔다. PD-1 억제제는 종양이 이물질이라는 것을 면역 체계에 교육시키는 일종의 단일클론 항체다. 연구를 한 단계 더 발전시켜, 연구진은 피부암, 뼈암, 뇌암 마우스 모델에서 다른 mRNA 제제를 단독 치료로 시험했을 때 유익한 효과를 확인했다. 그리고 놀랍게도 일부 모델에서 종양이 완전히 제거되었다.

세이어와 동료들은 암과 무관해 보이는 면역 반응을 활성화하기 위해 mRNA 백신을 사용하면, 백신에 의해 촉진된 반응이 충분히 강할 경우 이전에는 작동하지 않던 T 세포가 실제로 증식하여 암을 죽일 수 있다는 것을 관찰했다. 플로리다 대학 임상 및 전환 과학 연구소 소장이자 플로리다 대학의 프레스턴 A. 웰스 주니어 뇌종양 치료 센터 공동 소장인 미첼은 이 연구의 함의가 전반적으로 놀랍다고 말했다.

미첼은 “이것은 잠재적으로 암에 대한 환자의 면역 반응을 활성화하는 보편적인 방법이 될 수 있습니다. 그리고 이것이 인간 연구에 일반화된다면 매우 의미 있는 일이 될 것입니다.”라고 말했다.

그는 이 결과는 면역 체계를 활성화하고 면역 체크포인트 억제제와 함께 작용하여 암을 잡거나, 어떤 경우에는 암을 죽이기 위해 단독으로 작용할 수 있는 보편적인 암 백신의 잠재력을 보여준다고 의견을 전했다. 현재 연구팀은 현재의 제형을 개선하고 가능한 한 빨리 인체 임상시험에 들어가기 위해 노력하고 있다.

참조:
Sadeem Qdaisat, Brandon Wummer, Brian D. Stover, Dingpeng Zhang, James McGuiness, Frances Weidert, Jonathan Chardon-Robles, Adam Grippin, Anna DeVries, Chong Zhao, Christiano Marconi, Aida Karachi, Chao Xie, Gabriel Jobin, Ruixuan Liu, Stephen Michel, Xiaojie Ma, Rachel S. F. Moor, Christina von Roemeling, Duy T. Nguyen, Leighton Elliott, Nagheme Thomas, Arnav Barpujari, Hilary Geffrard, Yodarlynis Campaneria, Elizabeth Ogando-Rivas, Cathleen Rabideau, Dhruvkumar Soni, Jianping Huang, Sheila Carrera-Justiz, Kristianna Fredenburg, Natalie L. Silver, W. Gregory Sawyer, Maryam Rahman, John A. Ligon, Catherine T. Flores, Ji-Hyun Lee, Duane A. Mitchell, Paul Castillo, Hector R. Mendez-Gomez, Elias J. Sayour. Sensitization of tumours to immunotherapy by boosting early type-I interferon responses enables epitope spreading. Nature Biomedical Engineering, 2025; DOI: 10.1038/s41551-025-01380-1