휴먼셀바이오와 차의과학대학이 공동연구 개발을 진행해 온 미토콘드리아 연구 성과가 지난 6월 국제적인 암 학술지 'Cancers'(MDPI, 스위스 온라인 학술지 출판연구소)에 게재됐다. 미토콘드리아를 통해 면역세포의 공격력을 높여 암세포에 대한 살상능력을 강화시키는 방식에 관한 내용이다.
미토콘드리아는 세포 내에서 생명 활동에 필요한 에너지를 만드는 기관으로 알려져 있다. 산소를 이용한 화학반응을 통해 세포에서 사용되는 에너지인 ATP(Adenosine triphosphate)를 만드는 세포소기관으로도 불린다. 일반적인 세포소기관과는 달리 자체적으로 유전자(DNA)를 가지고 있어 모계 유전되며 체내 세포의 종류에 따라 형태나 크기, 수, 내막의 발달 정도 등의 차이가 생긴다. 이로 인해 미토콘드리아가 손상될 경우 유전질환이 발생하거나 노화를 촉진시킨다는 연구결과도 있다.
Cancers에 발표된 연구를 주도한 이영준 휴먼셀바이오 CTO(최고기술책임자·차의과대학 박사)에게 미토콘드리아 연구개발 현황에 대해 들어봤다.
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Cancers에 어떤 미트콘드리아 연구 결과 실렸나
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미토콘드리아를 이용한 면역세포의 강화 메커니즘. /사진=휴먼셀바이오
최용수 차의과학대학교 교수팀과 공동으로 진행한 미토콘드리아 연구가 SCI(과학인용색인)급 저널인 Cancers에 실렸다. 연구 결과, 몸속 면역세포의 한 종류인 NK세포에 미토콘드리아 활성이 높은 간세포(WRL-68)에서 분리한 건강한 미토콘드리아를 전달해 NK세포의 증식을 약 20% 증가시켰다. 면역세포 내에서 암세포를 죽이는데 사용되는 효소인 그랜자임, 퍼포린의 분비량도 각각 270%, 410% 증가하는 것을 확인했다.
특히 암세포와 공동배양을 통해 살상능력을 확인한 결과 여러 종류의 고형암에 대한 공격력이 강화된 결과가 이번 연구의 주요 내용이다. 연구에서는 인체에서 분리한 배양하지 않은 면역세포에 미토콘드리아를 공급해 혈액암세포(K562) 대상으로 공격력을 확인했고 48시간 만에 공격력이 강화되는 것을 확인했다. 이는 임상에 적용하기 위한 새로운 치료전략을 제시할 수 있다.
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미토콘드리아를 이용한 다른 파이프라인은
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미토콘드리아를 이용한 첨단바이오의약품으로의 개발은 크게 세 가지로 진행하고 있다. 미토콘드리아를 직접 주성분으로 사용한 건병증 치료제 개발과 면역세포의 기능을 강화한 항암세포치료제 개발, 줄기세포의 기능을 강화해 근육이 감소하는 근감소증 치료제 개발을 진행하고 있다. 이중 미토콘드리아를 주성분으로 하는 건병증 치료제는 범부처재생의료기술개발사업단에서 지원하는 국책과제를 통해 2022년부터 개발을 진행하고 있다.
이영준 휴먼셀바이오 CTO는 올해 안에 면역세포치료제의 임상 1상 시험계획서를 식품의약품안전처에 제출할 것이라고 전망했다. /사진=휴먼셀바이오
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미토콘드리아 이용한 연구개발은 어디까지 파생이 가능한지
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미토콘드리아는 첨단바이오의약품으로의 개발 이외에도 다양한 형태의 응용 제품으로 개발이 가능하다. 사람마다 질환 유무에 따라 미토콘드리아의 활성도가 다를 것으로 예상되므로 미토콘드리아 활성도를 측정하는 진단키트의 개발이 가능할 것이다. 병원에서 치료방법으로 활용하기 위해 혈액 내의 혈소판 풍부 혈장(PRP)을 분리해 사용하는 것처럼 미토콘드리아도 혈액 내에 존재해 이를 분리하는 미토콘드리아 풍부 혈장(MRP) 분리키트의 개발도 할 수 있다. 이외에 미토콘드리아를 손쉽게 세포 내에 잘 넣을 수 있으므로 의약품이나 암세포를 죽일 수 있는 독성물질 등을 전달하는 의약품전달용 매개체로 사용 가능하다.
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경쟁사도 있을 텐데… 미토콘드리아 개발 현주소는
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미토콘드리아를 이용한 치료제를 개발중인 기업은 국내외에 소수 존재하고 있다. 대학이나 전문 연구기관들도 주요 연구 대상으로 보고 있다. 현재 해외에서 임상시험을 진행하는 기업을 살펴보면 미노비아(minovia)는 미토콘드리아를 줄기세포에 삽입해 임상 시험을 진행중이며 타이완 티엠에이티(TMAT, Taiwan Mitochondrion Applied Technology Co Ltd)은 임상 시험 승인을 받았고 준비 단계에 있다.
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미토콘드리아를 활용한 면역세포치료제 임상진입 시기는
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첨단바이오의약품 분야인 줄기세포 치료제의 경우 효능이 확인되고 개발에 10~15년 걸리는 것이 일반적이다. 현재까지 20년 이상 첨단바이오의약품 개발 분야에 종사하며 약 10건 이상의 임상시험계획승인 또는 품목허가 경험을 이용해 최대한 빠르게 개발할 예정이다. 이번 연구를 통해 확인된 기술을 응용해 올해 안에 면역세포치료제의 임상 1상 시험계획서를 식품의약품안전처에 제출할 계획이다.