김광명 교수 연구팀, Acta Pharmaceutica Sinica B학술지에에 광활성화 PROTAC 나노입자를 이용한 뇌종양 면역치료 전략 발표

최근 뇌종양 치료 분야에서는 종양 미세환경 내 면역 억제성을 극복하고 면역치료 반응을 유도하기 위해 다양한 접근이 시도되고 있으나, 여전히 면역관문억제제의 낮은 반응률과 면역세포 탈진, 그리고 약물의 혈관-뇌 장벽(BBB) 통과 한계 등이 임상 적용에 큰 제약으로 작용하고 있다.

이러한 한계를 극복하고자, 김광명 교수 연구팀은 광감각제와 PTP1B 표적 PROTAC을 cathepsin B 절단 펩타이드로 연결한 자가조립형 나노입자(PNPTP1B)를 개발하였다. 이 시스템은 기존의 운반체 없이도 π-π stacking을 통해 자발적으로 나노입자를 형성하며, 광역학치료와 단백질 분해 기전을 동시에 유도할 수 있도록 설계되었다.

PNPTP1B는 뇌종양 진행 과정에서 BBB가 붕괴된 영역에 특이적으로 축적되고, cathepsin B에 의해 광감각제와 활성화된 PROTAC으로 효소적 분해된다. 이후 레이저 조사 시 광감각제에 의해 생성된 ROS와 PROTAC에 의한 PTP1B 분해가 시너지 작용을 일으켜, 면역원성 세포사멸을 유도하고, T 세포의 PD-1, Tim3 발현 억제를 통해 탈진을 회복시킨다. 그 결과, 골수 유래 수지상세포의 성숙과 종양 특이 T 세포의 증식 및 활성화가 촉진되어 종양 내 강력한 면역반응을 유도하였다.

본 연구 결과는 2025년 Acta Pharmaceutica Sinica B에 게재되었으며, 마우스 GBM 모델에서의 PNPTP1B 정맥 투여 후 약물의 종양 특이적 축적, T세포 재활성화, 완전관해, 재도전 모델에서의 면역기억 유도 등이 확인되었다. 특히 정위적 뇌종양 모델에서도 광역학치료와 병합된 PNPTP1B가 종양 축소, CD8⁺ T세포 침윤 증가, 탈진 마커 감소 등 우수한 치료효과를 보였고, 정상 조직에 대한 독성은 관찰되지 않았다.

이 연구는 광역학 치료와 PROTAC 기반 단백질 분해 기전을 통합한 혁신적인 치료 플랫폼을 제시하였으며, BBB 통과가 가능한 나노조립체를 활용한 정밀 면역치료 가능성을 입증한 중요한 성과로 평가된다. 향후 광전달 장치와의 결합을 통해 뇌종양을 포함한 난치성 암 치료의 새로운 패러다임을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.