면역항암제 치료 효능을 높이는 마이크로바이옴 균주 작용기전 규명

(왼쪽) 박한수 교수(GIST 광주과학기술원 교수) hspark27@gist.ac.kr
(가운데) 박창호 박사(지놈앤컴퍼니) changho@genomecom.co.kr
(오른쪽) 윤영민 박사(삼성서울병원 신장내과(임상강사)) youngmin85.yoon@samsung.net

■  세계 최초로 아시아인 비소세포성폐암 환자 데이터를 바탕으로 항암제 치료 효능을 높이는 마이크로바이옴 균주 밝혀

■  업계 난제인 마이크로바이옴 약물 작용기전(MOA)을 유전체 분석 기법 통해 성공적으로 규명

3세대 항암제로 꼽히는 면역항암제는 몸 안 면역세포의 능력을 높여 신체 면역체계를 통해 암세포를 제거하도록 하는 치료법이다. 화학요법이나 방사선 요법 등 기존 항암치료의 부작용과 한계점을 해결했다는 평가를 받으며 주목받았다. 의약 전문 글로벌 시장조사기관 GBI 리서치에 따르면 세계 면역항암제 시장 규모는 2022년 758억 달러(약 90조원)에 달할 것으로 전망되고 있다. 그러나 면역항암제는 암세포의 회피능력 때문에 일부 환자에게만 효능을 보이는 한계점을 보인다.

글로벌 면역항암제 선도기업 지놈앤컴퍼니(대표: 배지수∙박한수)와 광주과학기술원(이하 GIST) 연구팀은 면역항암제 치료 효능을 높이는 마이크로바이옴 균주를 발견하고 작용기전을 규명하였다. 기존 마이크로바이옴이 항암 효능을 보이는 것을 밝혀 냄과 동시에 업계 난제로 꼽혔던 마이크로바이옴 약물 작용기전(MOA)를 유전체 분석 기법을 통해 성공적으로 규명해 낸 것이다. GIST 광주과학기술원 박한수 교수팀과 지놈앤컴퍼니 연구팀 (교신저자: 윤경완/박한수, 제1저자: 이세훈/조성엽/윤영민/박창호) 이 공동으로 수행한 이번 연구는 네이처 마이크로바이올로지(Nature Microbiology IF=17.745, JCR 저널 랭킹 상위 2.9%) 2021년 1월 12일 온라인 판에 게재됐다.

(논문명: Bifidobacterium bifidum strains synergize with immune checkpoint inhibitors to reduce tumour burden in mice, 2021 Nat Microbiol . 6(3):277-288)

지놈앤컴퍼니와 GIST 연구팀은 총 235명의 삼성서울병원의 폐암환자와 정상인을 대상으로 한 연구에서 장내 유익균으로 알려진 비피도박테리움 비피덤(Bifidobacterium bifidum 이하 비피덤)과 면역항암제(anti PD-1)을 병용투여 시, 동일한 종(specie)이라도 균주(strain)마다 암 억제 정도가 다르다는 것을 확인했다. 마이크로바이옴 연구에서 난제로 알려진 약물작용기전(MOA)을 규명하여 마이크로바이옴 항암제 개발 가능성을 한 단계 높인 것이다.

연구팀은 세계 최초로 아시아인 비소세포성페암 환자의 96개 샘플에 대한 유전체, 전사체, 대사체 분석을 포함하는 다중오믹스(multi-omics) 분석을 통해 비피덤이 면역항암제 치료제 반응하는 환자에 유의미하게 많이 분포하고 있다는 것을 밝혀냈다. 특정 마이크로바이옴 균주(strain)가 면역항암제(PD-1저해제)와 함께 투여될 경우, 해당 균주로부터 펩티도글리칸(peptidoglycan) 및 L-트립토판(L-tryptophan)등과 같은 대사체가 분비됨을 확인한 것이다. 이렇게 분비된 대사체들이 종양 미세환경에서 T 세포(CD4+, CD8+등) 및 NK세포를 활성화시켜 인터페론감마(IFN-γ) 등 항암 사이토카인을 분비함으로써 항암작용을 나타내는 기전을 성공적으로 규명했다. 

[그림1] Lung cancer Orthotopic model을 이용한 균주의 anti PD-1과의 시너지

이번 연구를 공동으로 진행한 삼성서울병원 이세훈 교수는 "이 연구는 임상 현장에서 실제 치료 중인 환자의 검체에서 시작한 연구이므로, 연구 결과를 임상 현장에서 치료 및 예방을 위한 목적으로 적용할 수 있다는 측면과, 세계 최초로 아시아인 비소세포성폐암에서 항암제 치료 효능을 높이는 마이크로바이옴 균주를 밝혔다는 점이 의미가 있다" 며, “이번 연구결과가 기존 면역항암치료제에 추가적인 부작용 없이 효능을 올려 향후 환자의 치료와 예방 모두에 도움이 되는 결과가 나오길 기대한다”고 말했다. 

함께 공동연구를 진행한 지놈앤컴퍼니 연구팀은 이번 연구에서 유전체 분석 기법을 통해 기존 마이크로바이옴 약물작용기전(MOA)을 성공적으로 증명하며 글로벌 마이크로바이옴 기전 연구능력을 입증했다. 지놈앤컴퍼니 박한수 대표는 “이번 연구는 업계 난제로 꼽혔던 마이크로바이옴 약물 작용기전(MOA)를 유전체 분석 기법을 통해 규명한 의미 있는 성과”라며, “향후, 미충족 의료수요를 가진 암 환자들에게 암 치료 극복의 희망이 될 것”이라고 밝혔다.

한편, 지놈앤컴퍼니는 이번 논문에서 밝혀진 면역항암 마이크로바이옴 기전연구를 기반으로 자사 주요 파이프라인 GEN-001의 연구개발을 진행해왔다. 현재 한국과 미국에서 암환자 대상 임상시험을 진행 중이다. 향후 지놈앤컴퍼니는 특허 출원한 새로운 균주를 신규 파이프라인으로 개발하겠다는 전략이다.

 

[그림2] 지놈앤컴퍼니 마이크로바이옴 플랫폼 지노클(GNOCLE™)

▶지놈앤컴퍼니 소개

지놈앤컴퍼니(Genome & Company)는 2015년 설립 이후 마이크로바이옴 면역항암제 글로벌 리더로서 면역항암 마이크로바이옴 치료제 및 신규 타깃 면역관문억제제 등 면역항암제 분야 차세대 혁신 신약을 개발하고 있습니다. 2020년 8월 미국 바이오텍 싸이오토 바이오사이언스(Scioto Biosciences)의 인수로 뇌질환 마이크로바이옴 치료제로의 글로벌 신규 파이프라인을 확충하는 연구 개발에서 생산까지 가능한 글로벌 마이크로바이옴 헬스케어 그룹으로의 도약을 위해 선도적으로 시장에 도전하고 있습니다.