DNA 오리가미 기반 백신 작용 원리. 흰색 구조물 한쪽 면에 CpG 면역증강제(녹색 리본)가 일정 간격으로 유도됐고, 다른 쪽 면에는 항원(하늘색)이 도입돼 암 백신으로 개발됐다. CpG 분자들은 항원제시세포와 효과적으로 결합해 뛰어난 암 백신 효능을 나타낸다.

한국과학기술연구원(KIST·원장 오상록)은 류주희 의약소재연구센터 박사팀이 미국 보스턴 다나파버 암 연구소(DFCI) 및 하버드 비스 연구소와 협력해 'DNA 오리가미' 기술을 활용한 암 백신 '도리백(DoriVac)'을 개발했다고 밝혔다.

도리백은 기존 항원과 면역증강제를 동시 전달하는 암 백신 전략을 확장해 면역증강제인 CpG 공간 배열을 정밀하게 조절한 차세대 암 백신이다.

연구팀은 DNA 오리가미 기술로 면역증강제인 CpG를 DNA 나노구조체 표면에 최적 공간 배열로 배치했다.

DNA 오리가미 기술은 DNA 분자를 마치 종이처럼 접어 다양한 형태를 만들 수 있으며 나노미터(㎚) 단위에서도 구조를 세밀하게 제어할 수 있다. 이를 활용해 DNA 나노구조체 표면에 CpG 분자들을 2.5~7㎚ 간격으로 정밀하게 배열했으며, 세포 실험 결과 3.5㎚ 간격일 때 암 면역 치료 효과가 가장 높았다.

연구팀이 수행한 동물실험에서 도리백이 주입된 후 피부암이 유도된 5마리의 쥐 중 1마리를 제외하고 모두 150일까지 생존했지만, 아무것도 주입되지 않은 쥐는 42일째에 모두 죽어 도리백이 공격적인 피부암 세포의 성장을 억제하는 예방적 효과가 있음을 확인했다.

또 피부암이 형성된 초기 단계의 쥐들에게 3.5㎚ 간격으로 18개의 CpG 분자가 포함한 도리백을 투여했을 때 가장 효과적인 면역 반응을 유도해 종양 성장을 크게 억제했다.

이는 면역증강제 양을 증가시키지 않고 정밀한 공간 배열 조정만으로도 암 백신의 치료 효과를 높일 수 있다는 사실을 밝혀낸 것이다.

글로벌 공동 연구팀은 '도리나노 Inc'를 보스턴에서 공동 창업해 도리백의 상용화를 위한 임상 시험을 추진하고 있으며, 면역관문억제제 등 다른 면역 시스템을 활용하는 암 치료 방법과의 병용을 통해 암 치료 및 재발 방지 효과를 높일 것으로 기대된다.

류주희 박사는 “도리백 개발은 나노기술과 암 면역 치료 기술이 융합된 중요한 발전이며, 이는 암 치료뿐만 아니라 다양한 질병에 대한 면역 치료법 개발에 기여할 수 있는 플랫폼 기술이 될 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원을 받아 KIST 주요사업과 범부처재생의료기술개발사업으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 '네이처 나노테크놀로지' 최신호에 온라인 게재됐다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com

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