코로나19 백신 개발로 인류가 조기에 팬데믹 공포로부터 벗어나게 하는데 기여하고 있다는 평가를 받고 있는 세계 의과학계가 마지막 숙제인 ‘암 예방 백신’ 개발에 총력전을 펴고 있다. 

일반적으로, 백신은 질병으로부터 신체를 보호해준다. 그러나 암 백신은 이미 암에 걸린 사람들을 치료하기 위한 잠재적인 치료법으로 백신과 다르다. 

지난 10년 동안, 과학자들은 게놈 서열 분석과 같은 기술을 활용하여 종양 세포와 암환자의 유전적 이상을 더 자세히 확인할 수 있게 됐다. 샌디에이고 라호야 면역학연구소 스티븐 쇤버거 박사는 ”이러한 혁신적인 기술은 훨씬 구체적인 목표를 겨냥한 백신을 설계하는 것을 도울 수 있는 동시에 면역 체계가 어떻게 종양을 인식하고 파괴하는지 알 수 있게 만들었다“고 말했다. 

뉴욕 마운트시나이 의대의 니나 브하드와즈 교수(혈액학 및 종양학)는 ”암 백신 연구가 아직 초기 단계에 있다“고 설명했다. 그러나 그는 ”수십 개의 백신 후보를 다양한 암에 대해 실험한 임상 실험의 초기 결과는 고무적인 것으로 보인다“고 설명했다.

내셔널지오그래픽은 ”이들의 공통적인 목표는 암세포를 파괴하는 백신을 출시하는 것이지만, 일부 과학자들은 언젠가 고위험 환자가 암에 걸리는 것을 막을 수 있는 백신을 기대하며 시험 중이다“고 소개했다.

암 백신이란 무엇인가?

암 백신이든 코로나19 백신이든 모든 백신의 목적은 면역체계에 파괴해야 할 대상에 대한 미리 보기를 제공하여 신체를 안전하게 지키기 위한 것이다. 코로나19 백신은 이 바이러스가 어떻게 생겼는지 면역체계에 알려주기 때문에 병원체가 감염되면 면역세포가 신속하게 바이러스를 찾아 없앤다. 

마찬가지로, 암 백신은 종양 세포가 어떻게 생겼는지에 대해 면역 세포를 교육하여 이러한 암 세포를 찾고 파괴할 수 있게 한다.

이러한 암 백신의 능력은 사이토카인 단백질과 항체와 같은 치료제를 사용하고 환자의 면역 세포를 유전적으로 조작하는 것과 같은 기존의 면역 요법과 구별된다.

현재 개발 중인 암 백신에 대해 한 전문가는 ”암 백신이 다른 치료법에서 살아남았을지도 모르는 암세포를 잠재적으로 파괴하고 종양이 전이되거나 재발하는 것을 막을 수 있다“고 기대했다.

일부 암 백신은 환자의 혈액 샘플에서 ‘수지상 세포’라고 불리는 면역 세포를 제거해 그것들을 개인의 암 세포에서 얻은 주요 단백질에 노출시키는 방법으로 사용된다. 이렇게 교육을 받은 세포들은 암을 발견하고 파괴하기 위해 T 세포와 같은 다른 면역 세포들을 자극하고 훈련시킬 것이라는 기대를 가지고 환자에게 주입된다.

뉴욕의 메모리얼 슬론 케터링 암 센터의 크리스토퍼 클레바노프 종양학자는 ”T 세포는 생물학에서 가장 놀라운 기술 중 하나“라고 말했다. T세포는 세포 표면에 존재하는 단백질을 인식하고 결합할 수 있는 수용체를 가지고 종양 세포에 구멍을 뚫고 파괴한다.

그러나 니나 브하드와즈는 "암 백신이 큰 종양을 제거하는 데 필요한 T 세포를 생성하는 데 그다지 능숙하지 않다"고 말했다. 이어 그는 ”종양이 작을 때 예방접종을 하는 것이 이상적“이라고 설명했다. 

그래서 연구원들은 암 백신의 힘을 높이기 위해 백신과 항종양 면역 반응을 강화하는 약과 결합했다.

백신 제조업체들은 현재 환자의 몸에 있는 수지상 세포가 면역 반응을 생성하는 종양 특이 단백질이나 펩타이드를 생성하도록 코로나19 백신을 만드는데도 사용되는 mRNA 기술에 점점 더 집중하고 있다.

우리가 알고있는 B형 간염과 인유두종 바이러스(HPV)예방주사는 앞서 말한 교육된 세포가 암을 유발하는 바이러스를 죽이는 백신이다.

모든 암 치료 백신은 ‘종양 관련 항원’이라고 불리는 단백질에 의존한다. 이는 건강한 백신에 비해 암 세포의 표면에 더 많거나 비정상적이거나 돌연변이 형태로 존재할 때 면역 반응을 유발하는 분자이다. 일단 우리 몸의 T세포가 이 항원들을 보는 순간, 암세포로 인식하고 죽인다.

암 생물학자들은 이 종양 항원들을 건강한 세포의 DNA나 RNA와 암세포 사이의 특정한 차이를 발견하는 정교한 염기서열 분석 기술로 식별한다. 

쇤버거의 연구팀은 암에 대한 환자의 반응을 바탕으로 항원을 선택했다. 쇤버거는 T세포를 연구하면서 종양 발현 돌연변이 중 환자의 면역 체계가 무엇을 선택했는지 관찰했다. 

그는 개인의 종양 세포에 고유한 항원을 식별하고 다른 환자의 종양 특이적 항원의 조합을 사용하여 백신을 만들고 있다. 또한 다른 연구자들은 특정한 암을 가진 사람들 사이 또는 다른 암 유형들 사이에 공유되는 항원을 찾는다.

암세포에 의해 과잉 생산되지만 건강한 세포에 더 적은 양이 존재하는 것을 목표로 하도록 고안된 백신은 제한점이 있다. 이는 면역체계가 건강한 세포를 공격해 신체적 장애를 초래하는 자가면역질환을 유발할 위험이다. 그래서 종양에 특이적인 신항원이라 불리는 ‘표적 세포’를 찾는 데 더 많은 노력이 집중되고 있다.

암을 치료하기 위해 승인된 백신은...

2010년, 미국 식품의약국은 진행성 전립선암을 치료하기 위해 시풀루셀-T라고 불리는 최초의 치료용 암 백신을 승인했다. 그것의 표적은 전립선산 포스파타아제라고 불리는 항원이다. 정상적인 전립선 세포에는 존재하지만 암세포에는 더 많은 양이 발견된다. 임상 실험 결과 시풀루셀-T 백신을 접종한 환자는 종양 크기는 동일하지만 약 4개월 더 오래 사는 것으로 나타났다.

언젠가는 B형 간염과 인유두종 바이러스와 같은 승인된 다른 백신들도 간암, 자궁경부암, 두경부암으로 이어질 수 있는 바이러스 감염을 예방하기 때문에 암 백신으로 간주될 수 있다.

이러한 예방 백신은 바이러스에 대항하는 항체를 생성함으로써 작동한다. 그러나 클레바노프는 “이것은 매우 효과적인 T 세포 반응은 아니기 때문에 암 치료법으로 사용될 수 없는 이유"라고 밝혔다.

현재 개발 중인 암백신들은 어떤 것이 있나?

과학자들은 다른 면역 요법과 결합한 수십 개의 암 백신을 시험 중에 있다. 그들은 피부암, 유방암, 방광암, 전립선암, 췌장암을 포함한 다양한 종류의 암을 목표로 한다.

백신 제조업체 모더나는 최근 mRNA 백신과 암세포에 대한 면역 반응을 높이는 머크제약사의 면역항암제 키트루다(Keytruda)를 동시에 투여한 흑색종 3, 4기의 환자에서 피부암 재발이나 사망 위험이 44% 감소했다고 발표했다. 

키투루다는 기존 화학항암제와는 다른 머크(Merck)제약사의 개인화된 mRNA 백신이다. 이는 34개의 암 특이 항원에 대항하여 T 세포를 생산하도록 면역 체계를 훈련시킨 면역항암제이다. 

아직 2단계 임상시험의 결과가 검토되지 않았지만, 모더나는 머크와 함께 백신의 안전성과 효능을 테스트하기 위해 2023년 3단계 임상시험을 계획하고 있다.

피츠버그 대학의 올리베라 핀 암 면역학자는 용종이라고 불리는 양성종양이 대장에서 암으로 변화하기 전 단계에 줄 수 있는 예방 백신을 시험 중에 있다. 이 백신은 일부 비악성 대장 용종 세포에 의해 생성된 MUC1이라는 단백질의 비정상적인 형태에 주목한다. 

실험결과 약 50명의 용종을 가진 환자들에게 백신을 접종한 후 3년 이내에 38%의 재발률이 감소했다. 이에 올리베라 핀은 "접종 후 새로운 용종이 발생하지 않는다면, 대장암에 걸릴 위험이 줄어든 것"이라고 설명했다.

암 백신 개발과 테스트에도 불구하고 기술 발전을 고려할 때, 클레바노프와 같은 일부 과학자들은 여전히 회의적인 입장을 가지고 있다. 

그는 백신이 임상적으로 종양이 줄어들 만큼 강력한지, 그리고 환자의 T세포가 종양 세포를 더 잘 인식하는 것이 더 효과적인 전략인지에 대해 연구 중이라고 밝혔다. 

쇤버거 박사는 ”현재 연구 중인 백신은 종양을 수술로 제거하고 화학 요법이나 방사선 치료를 받는 말기 암 환자들을 대상으로 실험되었기 때문에, 그들의 면역 체계는 망가져 있다”며 “암 말기 환자에서는 백신이 제대로 작동하지 않을 가능성이 높다”고 지적했다. 그는 “암 백신이 가장 효과적인 환자와 특정 임상 환경을 찾아야 하는 것이 의과학계의 과제 중 하나”라고 덧붙였다.

[위키리크스한국= 유 진 기자]

yoojin@wikileaks-kr.org

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