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노벨생리의학상, 면역 연구로 암치료 혁신

美·日 과학자, 내성 없는 치료제 개발

2018.10.02 10:40 이강봉 객원기자

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올해 노벨 생리‧의학상의 영광은 미국 텍사스주립대 면역학과의 제임스 P. 앨리슨(James P. Allison, 70) 교수와 일본 쿄토대 의과대 혼조 다스쿠(本庶佑, 76) 교수에게 돌아갔다.

스웨덴 카롤린스카의대 노벨위원회는 1일(현지시간) 이들 2명을 2018년 노벨생리의학상 공동 수상자로 선정한다고 밝혔다.

위원회는 “이 2명의 면역학자는 음성적 면역조절(negative immune regulation)을 억제하는 방식의 암치료법을 개발해 암치료 분야에 일대 혁명을 일으켰다”고 평가했다.

2018년 노벨 생리의학상을 수상한 미국의 제임스 P. 앨리슨 교수와 일본 쿄토대 의과대 혼조 다스쿠 교수. 1, 2세대 항암제의 부작용을 해소한 면역항암제를 개발한 공로를 인정받았다. ⓒ nobelprize.org

2018년 노벨 생리의학상을 수상한 미국의 제임스 P. 앨리슨 교수(왼쪽)와 일본 쿄토대 의과대 혼조 다스쿠 교수의 캐리커쳐. 1, 2세대 항암제의 부작용을 해소한 면역항암제를 개발한 공로를 인정받았다. ⓒnobelprize.org

1~2세대 부작용 줄인 면역항암제 개발

1세대 화학 항암제는 암세포뿐만이 아니라 정상 세포도 공격해 많은 부작용을 초래했다. 2세대 표적 항암제는 1세대 화학 항암제의 부작용을 최소화했지만 장기 투여에 따른 암세포 내성은 극복하지 못했다.

반면 앨리슨 교수와 혼조 교수가 개발한 면역항암제는 1, 2세대 항암제의 부작용을 해소하고 면역세포 활성화를 통해 암세포와의 전쟁에서 우위를 점유할 수 있었다.

노벨위원회는 노벨 생리‧의학상 시상과 관련, “두 사람이 면역항암제 원리를 발견한 공로를 인정했다”며 “두 사람이 연구‧개발한 면역항암제는 암세포를 억제하는 데 큰 효과가 있다”고 그 공로를 치하했다.

지난 2015년 앨리슨 교수는 ‘사이언티픽 아메리칸(Scientific American)’ 지와의 인터뷰를 통해 자신의 연구가 다른 곳에서 진행되고 있는 암치료 연구와 얼마나 다른 것이며, 또한 얼마나 중요한 것인지에 대해 설명한 바 있다.

그는 “기존의 암치료법은 암세포를 유발하는 돌연변이를 막는데 주력하고 있다. 그러나 이 방법은 암세포들이 내성을 축적해 더 큰 부작용이 우려된다”며 “내성을 갖추지 못하게 하기 위한 근본적인 치료법 개발이 시급하다”고 말했다.

앨리슨 교수가 새로운 치료법으로 소개한 것이 ‘면역관문억제요법(checkpoint blockade therapy)’이다. 기존 암치료법과 완전히 다른 이 면역요법은 면역계로 하여금 암을 공격하게 하는 것이다.

특히 면역관문억제요법은 T세포가 종양을 강력하게 공격할 수 있는 환경을 조성해준다. T세포는 세포 표면에서 돌연변이나 외부에서 유입된 펩타이드를 탐지하는데, 면역관문 억제요법으로 치료받은 T세포는 새로운 돌연변이를 인식하게 된다.

앨리슨, 혼조 교수 두 사람의 연구 성과가 과학계로부터 주목을 받은 것은 이들이 개발한 면역관문억제요법이 항암 치료에 있어 암세포 내성을 유발하는 일 없이 강력한 위력을 발휘하기 때문이다.

면역항암제로 향후  완벽한 암 치료 예고

사람의 혈액 속에는 백혈구가 있다. 백혈구는 외부에서 침입한 병원균 혹은 내부에서 생겨난 여러 가지 노폐물을 직접 잡아먹거나 소멸시킨다. 이 일을 하고 있는 백혈구를 ‘식세포’라고 한다.

또 다른 종류의 백혈구도 있다. 병원체나 암세포를 인지하고 박멸시키는 기능을 지닌 이들은 림프계에서 만들어진다고 해서 림프구(lymphocyte)라고 한다. 림프구는 병원균, 암세포 등을 무력화시키는 항체 생성 기능을 지니고 있다.

림프구는 T세포와 B세포라는 두 종류의 세포로 구성돼 있다. T세포는 식세포처럼 병원균을 직접 공격하면서 B세포에 병원균, 암세포 항원 등과 관련된 정보를 전달해준다.

정보를 입수한 B세포는 병원균의 특성에 따라 공격 중인 병원균, 암세포 항원 등에 효과적으로 대응할 수 있는 항체를 만들어 준다.

앨리슨 교수는 그동안 연구를 통해 이 과정에서 ‘CTLA-4’란 단백질이 T세포 활동에 부정적인 영향을 미치고 있다는 사실을 발견했다.

이후 앨리슨 교수는 ‘CTLA-4’에 제동을 거는 ‘Anti-CTLA-4’ 단클론항체를 만들어 활성을 차단하는데 성공했고, T세포의 암 살상력을 증강시킬 수 있었다.

이 연구 결과를 토대로 다국적제약사 BMS는 지난 2010년 면역 항암제 ‘여보이(Yervoy)’를 개발했다. 미 식품의약국(FDA)는 2011년 ‘여보이’ 시판을 허가했다.

한편 혼조 교수는 T세포 표면에 붙어 있는 단백질 ‘PD-1’을 발견했다. 본래 명칭이 ‘CD279’인 이 단백질은 T세포 활동을 극도로 억제하면서 암을 유발하고 있었다.

혼조 교수가 연구를 통해 선별적으로 ‘PD-1’의 접근을 막았더니 T세포는 자유스럽게 암세포와 싸울 수 있었다.

이러한 사실이 밝혀지면서 많은 관계자들이 면역관문억제요법에 주목했고,  이를 활용해 의약품을 개발하면서 항암제로서의 효용성이 입증되고 있는 중이다.

관계자들은 “면역항암제가 아직 모든 환자를 치료할 수는 없지만, 다른 치료법보다 훨씬 더 효과적이라는 것만은 분명하다”는 입장을 보이고 있다.

한편 두 사람의 수상 소식이 전해지면서 일본은 또 다시 축제 분위기에 휩싸였다. 일본 주요 언론들은 수상자 발표 장면을 생중계하고 호외를 발행하는 등 수상 소식을 대대적으로 보도하고 있다.

아베 총리도 혼조 교수에게 전화를 걸어 “많은 암 환자에게 희망과 빛을 주었다”며 “일본인으로서 자랑스럽게 생각한다”고 축하했다.

일본은 지난 2015년과 2016년에도 노벨 생리의학상 수상자를 배출한 바 있다. 혼조 교수가 노벨상을 수상하면서 일본 출신 생리의학상 수상자는 5명, 총 노벨과학상 수상자는 24명으로 늘어났다.

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