KPI뉴스 - 올해 '노벨 생리학상'…"암치료 새로운 장 열어"

노벨 생리학상을 공동 수상한 일본 교토대 혼조 다스쿠(本庶佑·76) 특별교수는 이번 성과를 '암 치료약'으로 실용화할 수 있는 '혁신적인 암 면역요법'으로서 세계적 주목을 끌었다.

2018년 노벨 생리학상을 공동 수상한 일본 교토대 혼조 다스쿠(本庶佑·76) 특별교수는 면역을 억제하는 브레이크 역할을 하는 단백질 'PD-1'을 발견해 면역학의 새로운 지평을 열었다는 평가를 받았다.

단백질 'PD-1'은 면역의 중심적인 역할을 맡는 림파구(球)의 일종으로 T 세포 표면에 존재하는 단백질로 이번 연구 성과는 암 치료약으로 실용화해 혁신적인 암 면역요법으로서 세계의 주목을 받았다.

또 공동 수상자로 선정된 미국 텍사스 MD앤더슨 암센터의 제임스 앨리슨 교수는 면역체계를 관장하는 T-세포에 브레이크 기능을 하는 '단백질(CTLA-4)'을 규명하고, 이 브레이크를 풀어 면역세포가 종양을 공격하게끔 하는 항체를 개발했다. 그의 연구는 1994년 말 쥐 실험 성공으로 이어지면서 큰 반향을 불러일으킨 바 있다.

하지만 혼조 다스쿠 교수는 T-세포 표면에 발현되는 또 다른 단백질인 PD-1을 발견했다. 그는 PD-1이 CTLA-4처럼 면역세포에 대한 브레이크 기능을 하지만, 다른 메커니즘으로 작동한다는 사실을 입증했다. 그는 이후 PD-1 단백질을 억제하는 방식을 암 환자 치료에 접목해 치료 효과를 확인하는 성과를 거뒀다.

교토대 교수으로 일하던 혼조 박사가 연구실에서 1991년 처음 찾아냈고 다음에 관련 논문을 발표했다.

PD-1 기능은 애초 확실하지 않았다. 하지만 혼조 박사가 면역 움직임을 억제하는 것을 실험을 통해 명확히 규명하고 2011년 이를 공표했다.

유전자를 조작해 PD-1을 형성하지 않도록 한 실험쥐에서는 면역반응이 강해져 자신의 세포를 공격해버리는 '자기면역 질환'을 일으켰다.

T세포는 체내에 침입한 병원균 등 이물질을 공격해 소멸시키는 기능을 갖고 있다. 하지만 암세포는 자체 세포가 이상적으로 증식하도록 변이한 것이다. 이로 인해 T세포가 암세포를 공격할 수 없는 것으로 생각해왔다.

그런데 1960년 노벨 의학 생리학상을 받은 호주 과학자가 다른 학설을 제기했다.

건강한 인체 안에서도 하루에 약 3000개의 암세포가 생성되지만 암으로 되지 않는 것은 면역 탓이라는 주장이었다.

그렇다면 자신의 세포인 암세포가 어떻게 면역의 공격을 받은 것인지가 큰 수수께끼이었다.

혼조 박사는 면역을 억제하는 PD-1 구조를 차단하면 T세포가 암세포를 공격할 수 있다고 생각했다.

PD-1는 활성화한 T세포의 표면에 존재한다. 체세포 표면에는 PD-1과 결합하는 단백질이 있다. PD-1를 '열쇠(key)'라고 한다면 열쇠구멍에 해당하는 물질이다.

양자가 결합하면 브레이크 신호를 보내 활성화하고 있는 T세포가 휴면상태에 빠지면서 면역 공격이 억제된다.

혼조 박사는 미국 연구팀과 벌인 공동연구를 통해 2개의 '열쇠구멍'을 찾아냈다.

그 움직임에 의해 정상 조식의 세포가 면역 공격에서 지킬 수 있다는 사실을 혼조 박사가 명확히 했다.

더욱이 혼조 박사는 중증 암환자에게서 열쇠구멍 물질이 증식한다는 사실을 알아냈다.

암세포가 PD-1 기능을 악용해 표면에 열쇠구멍을 많이 만들어 면역을 교묘히 피하려는 것도 밝혀냈다.

PD-1와 열쇠구멍 물질에 양자의 결합을 방해하는 항체를 투여하면 브레이크 신호가 없어져 T세포는 활성화, 암 증식과 전이가 억제되는 사실도 확인했다.

이런 성과에서 혼조 박사는 PD-1을 암 면역요법에 응용할 수 있다고 확신해 일본 오노(小野) 약품과 공동 연구를 개시했다. 개발한 암 치료약 '옵디보(opdivo)'는 2014년 9월 발매됐다.

옵디보는 PD-1에 결합하는 항체약으로 브레이크 신호를 차단하는 작용을 한다. 암만 저격할 수 있는 효능을 가졌으며 부작용 빈도가 적은 암 치료법으로 기대를 모으고 있다.

혼조 박사는 1942년 1월27일 교토부 교토시에서 태어나 교도대학 의학부를 1966년· 졸업했다.  현재 그는 일본 교토대학 명예교수, 고등연구원 특별교수이자 일본 학사원 회원이다.

그는 1999년부터 2004년까지 문부성에서 고등교육국 과학관을 역임했으며 2004년부터 일본 학술 진흥회에서 학술시스템연구센터 소장을 지냈다.

2006년부터는 내각부 종합과학기술회의 위원을 맡았고 2012년 이래 시즈오카 현립 대학과 시즈오카 공립대학 단기 대학부를 운영하는 '시즈오카현 공립대학법인' 고문으로 재직하고 있다.

혼조 박사는 2000년 문화공로자로 선정됐고 2005년에는 일본 학사원 회원으로 선출고, 올해 노벨 생리학상을 공동 수상하게 됐다.

한국 의학계는 "이전에도 암세포를 제어하려는 노력이 있었지만, 번번이 실패했다"면서 "이번에 두 교수가 발견한 면역관문 수용체와 이를 이용한 치료제 개발은 암의 완치 내지는 장기생존을 바라볼 수 있게 했다"며 노벨상을 받을만한 자격이 있다고 평가했다.

KPI뉴스 / 김문수 기자 moonsu44@kpinews.kr

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