[테크월드=방제일 기자] 지스트(광주과학기술원) 의생명공학과 박한수 교수팀과 박한수 교수가 창업한 글로벌 면역항암제 선도기업, 지놈앤컴퍼니는 공동 연구를 통해 면역항암제의 효능을 증가시키는 마이크로바이옴(장내 미생물)을 발굴하고 항암 기전을 규명했다.
이번 연구는 총 235명의 정상 비소세포성폐암 환자의 장내 미생물을 분석했으며, 그 결과 한국인 비소세포성 폐암 환자 중 항암제 치료 효과가 좋은 그룹은 종 수준에서 비피도박테리움 비피덤이 유의하게 많이 분포함을 확인했다.
연구팀은 암 모델 마우스에서 비피도박테리움 비피덤과 면역항암제 (anti-PD-1) 병용 투여시 같은 비피도박테리움 비피덤 종이라도 균주마다 암 억제 정도가 다른 것을 확인했으며, 균주와 면역항암제 병용 투여 시 면역항암제 단독 투여보다 유의하게 암을 더 억제하는 비피도박테리움 비피덤 균주를 발굴했다.
연구팀은 다중오믹스(multi-omics) 분석을 통해 비피도박테리움 비피덤 균주의 항암 기전을 규명했는데 마우스의 장 유전체, 전사체 분석을 통해 항암 균주 복용시 항암 사이토카인 중 하나인 인터페론 감마 조절 관련 유전자의 발현이 증가하는 것을 확인했고, 혈청 대사체(metabolomics)와 지방체(lipidomics) 분석을 통해 균주 투여시 인터페론감마 분비를 촉진시키는 대사체가 증가함을 확인했다.
연구팀은 면역항암제 효능 증진 비피도박테리움 비피덤 균주들이 인간 면역세포(monocyte, CD8+ T cell)와 공동 배양시 비 효능 균주들에 비해 인터페론 감마 분비를 유의하게 증가시키는 것을 확인했고, 유전체 분석을 통해 면역 항암제 효능 증진 균주들에서 펩티도글리칸 합성 경로가 증가하는 것을 확인했다.
펩티도글리칸(peptidoglycan) 수용체인 TLR2 녹아웃(knock-out) 마우스를 이용한 실험을 통해 세균의 세포벽을 이루는 구성 성분인 펩티도글리칸의 차이가 비피도박테리움 비피덤 균주의 면역 항암제 효능 증진의 핵심 기전임을 증명했다.
박한수 교수는 “본 연구는 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”면서 “이번 연구성과를 바탕으로 마이크로바이옴 신약을 개발해 면역항암제에 저항성을 가지는 암종과 암 환자에게 암 치료의 희망을 주고 싶다”고 말했다.
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