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양서류와 파충류의 장내 세균이 쥐에서 종양을 완전히 제거

 (jaist.ac.jp)
1P by GN⁺ 1일전 | ★ favorite | 댓글 1개
  • 일본 JAIST 연구진이 양서류와 파충류의 장내 세균을 이용해 쥐의 종양을 완전히 제거하는 데 성공
  • 일본산 청개구리에서 분리된 Ewingella americana 균주가 단 한 번의 정맥 주사로 100% 완전 반응(CR) 을 달성
  • 이 세균은 직접적인 암세포 파괴와 면역계 활성화를 동시에 유도해 기존 항암제보다 뛰어난 효과를 보임
  • 정상 장기에는 전혀 축적되지 않고, 독성이나 부작용이 없는 안전성을 입증
  • 다양한 고형암으로의 확장 가능성이 제시되어 새로운 항암 치료 패러다임으로 주목

연구 개요

  • JAIST의 연구팀이 일본 청개구리(Dryophytes japonicus)의 장에서 분리한 Ewingella americana가 강력한 항암 활성을 지님을 발견
    • 연구 결과는 국제 학술지 Gut Microbes에 게재
  • 기존의 장내 미생물 연구가 미생물총 조절이나 대변 이식 등 간접적 접근에 집중한 것과 달리,
    이번 연구는 개별 세균을 직접 분리·배양해 정맥 투여하는 새로운 치료 전략을 제시
  • 일본산 청개구리, 이시가메도롱뇽(Cynops pyrrhogaster), 일본 초록도마뱀(Takydromus tachydromoides) 등에서 총 45종의 세균을 분리
    • 이 중 9종이 항종양 효과를 보였으며, E. americana가 가장 탁월한 효능을 나타냄

뛰어난 치료 효과

  • 쥐 대장암 모델에서 E. americana를 단 한 번 정맥 주사했을 때 100% 완전 반응(CR) 을 달성
    • 항-PD-L1 항체(면역관문억제제)나 리포좀 독소루비신(항암제)보다 현저히 높은 효과
    • 통계적으로 유의한 차이(p < 0.0001)가 확인됨

이중 작용 항암 메커니즘

  • E. americana는 직접 세포독성 작용과 면역 활성화 작용을 동시에 수행
    • 직접 세포독성: 통성 혐기성 세균으로서 저산소 종양 환경에 선택적으로 축적되어 암세포를 직접 파괴
      • 투여 24시간 후 종양 내 세균 수가 약 3,000배 증가
    • 면역 활성화: 세균 존재가 T세포, B세포, 호중구를 종양 부위로 유도
      • TNF-α, IFN-γ 등의 염증성 사이토카인이 분비되어 면역 반응을 증폭하고 암세포 사멸을 유도

종양 특이적 축적 메커니즘

  • E. americana는 정상 장기에는 전혀 축적되지 않고, 종양 조직에만 선택적으로 모임
    • 저산소 환경: 종양의 산소 결핍이 세균 증식을 촉진
    • 면역억제 환경: 암세포의 CD47 단백질이 국소 면역 억제를 유도해 세균 생존을 허용
    • 비정상 혈관 구조: 누출성 혈관이 세균의 조직 침투를 용이하게 함
    • 대사 이상: 종양 특이적 대사산물이 세균 성장에 유리하게 작용

우수한 안전성

  • 혈중 반감기 약 1.2시간, 24시간 내 완전 제거
  • 간, 비장, 폐, 신장, 심장 등 정상 장기에서 세균 검출 없음
  • 경미한 염증 반응만 일시적으로 나타나며 72시간 내 정상화
  • 60일 장기 관찰에서도 만성 독성 없음

향후 연구 방향

  • 이번 연구는 자연 세균을 이용한 새로운 항암 치료법의 개념 증명을 확립
  • 향후 계획
    • 다른 암종으로의 확장: 유방암, 췌장암, 흑색종 등에서의 효능 검증
    • 투여 방식 최적화: 분할 투여, 종양 내 직접 주사 등 안전하고 효율적인 전달법 개발
    • 병용 요법 연구: 기존 면역치료제 및 화학요법과의 상승 효과 탐색
  • 연구진은 미탐색 생물다양성이 새로운 의학 기술의 원천이 될 수 있음을 강조

용어 설명

  • 통성 혐기성 세균: 산소 유무에 관계없이 생장 가능하며, 종양의 저산소 환경에서 선택적으로 증식
  • 완전 반응(CR) : 치료 후 진단 검사에서 종양이 완전히 소실된 상태
  • 면역관문억제제: 암세포의 면역 억제 신호를 차단해 T세포가 암세포를 공격하도록 하는 약물
  • CD47: “먹지 말라”는 신호를 내는 세포 표면 단백질로, 암세포가 면역 공격을 회피할 때 과발현됨

연구 지원

  • 일본학술진흥회(JSPS) 과학연구비(23H00551, 22K18440)
  • JSPS J-PEAKS 프로그램(JPJS00420230006)
  • 일본과학기술진흥기구(JST) 스타트업 생태계 공동창출 프로그램(JPMJSF2318)
  • JST SPRING 프로그램(JPMJSP2102)
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GN⁺ 1일전  [-]
Hacker News 의견들

  • 작년부터 아버지의 암 치료를 함께 진행하면서 이 주제에 깊이 빠져들게 되었음
    나는 엔지니어라 생물학 전공자는 아니지만, 유전자 복제 과정에서 생기는 돌연변이를 교정하는 효소가 1차 방어선(L1 defense) 역할을 한다는 점이 흥미로움
    대부분의 연구가 종양 제거에 집중되어 있는데, 오히려 이 효소 자체를 강화하거나 복제 오류를 더 잘 고치는 방향의 연구는 없는지 궁금함

    • 인간의 L1 방어는 이미 99.9999999%의 성공률을 보일 정도로 뛰어남
      평생 약 10^16번의 세포 분열 중 단 몇 번만 돌연변이가 L1을 뚫고 나옴
      이런 완벽한 시스템을 더 개선하기는 어렵고, 오히려 면역 체계 강화가 더 현실적인 접근임
    • 나는 진화생물학 분야에서 이 주제를 연구해왔음
      모든 생물은 복제 효율을 높이도록 진화하지만, 일정 수준 이상에서는 유전적 부동(drift) 이 선택압보다 강해져 오류율이 남게 됨
      개체군 크기가 이 균형을 결정하며, 작은 개체군일수록 돌연변이율이 높음
      이 현상을 설명하는 개념이 Drift Barrier Hypothesis이며, 관련 논문은 여기에서 볼 수 있음
    • 네 말이 맞음. 돌연변이 조합이 너무 많아 어려운 문제임
      이를 잘 설명한 PhD Comics 만화가 있음
    • 암은 결국 세포 복제 제어 실패의 문제임
      세포에는 가속 페달(oncogene)과 브레이크(tumor suppressor)가 있음
      예를 들어 RAS는 세포 분열을 촉진하고, TP53은 스트레스를 감지해 세포 자멸을 유도함
      암은 단순한 점 돌연변이뿐 아니라 복제수 이상, 염색체 재배열, 대사 변화 등 복합적임
      L1 방어를 강화하는 접근은 기술적으로 매우 어렵고, 현재로선 유전자 교정 기술의 한계가 큼
      대신 PARP, BRCA1/2 같은 DNA 복구 유전자를 표적으로 하는 약물들이 존재하며, 일부는 성공적인 치료 사례를 보임
      참고로 암의 특징을 정리한 Hallmarks of Cancer 시리즈도 유용함
    • DNA 복제 복구 효소 자체를 고치는 연구는 많지 않지만, p53 같은 종양 억제 단백질을 복원하려는 시도는 있음
      예를 들어 변이된 p53을 교정하는 소분자 연구가 이 논문에 소개되어 있음

  • “100% 반응, 부작용 0%”라니 정말 세상을 바꿀 뉴스처럼 들림
    혹시 이게 너무 좋아 보이는 이유가 있을까 궁금함

    • 수천 개의 치료법이 동물 실험 단계에서 유망해 보이지만, 실제 시장에 도달하는 건 극소수임
    • 쥐에게는 좋은 소식이지만, 모든 치료를 한꺼번에 적용해 불로장생 쥐를 만들 수 있을지 궁금함
    • 표본이 너무 작고 쥐 실험에 한정됨
      대부분 이런 초기 결과는 임상으로 이어지지 않지만, 이번 연구는 PD-1/PD-L1 경로를 활용한 새로운 접근이라 꽤 흥미로움
      조심스럽게 낙관해볼 만함
    • Eli Lilly CEO Dave Ricks가 Stripe 형제와 한 팟캐스트에서 관련 인사이트를 언급했음

  • 논문을 자세히 보니 n=3으로 표시된 그래프가 실제로는 n=5라고 적혀 있음
    단순 실수일 수도 있지만 데이터 조작이 의심스러움
    게다가 PD-L1 항체를 사용한 이유도 불분명함. 사용한 Colon-26 모델은 PD-L1 억제제에 잘 반응하지 않는 것으로 알려져 있음

    • 그래도 아이디어 자체는 아름다움
      혐기성 박테리아가 산소가 부족한 종양 내에서만 증식해 면역 반응을 유도하고, 건강한 조직에서는 제거됨
      수학자들이 “형편없는 논문이 많을수록 위대한 업적이 많다”고 하듯, 생물학에서도 개척적 시도는 종종 거칠 수 있음
    • 그림 2와 3은 다른 실험으로, 각각 n=3과 n=5를 사용했음
      표본은 작지만 두 경우 모두 100% 생존율을 보였음
    • 맞음, 그림 2는 3마리, 그림 3은 5마리임

  • 일본 연구 논문이 이렇게 간결하고 명확한 경우가 흔한지 궁금했음

  • 제목에 “in mice”가 추가된 게 정말 다행임
    괜히 실망할 뻔했음

  • 비전문가 입장에서 봐도, 종양에만 자가 복제하는 메커니즘을 만든 게 놀라움

    • 맞음, 고형 종양은 산소 공급이 부족한데, 이 박테리아는 저산소 환경에서만 살 수 있음
      그래서 종양에서는 증식하고, 다른 조직에서는 죽음. 정말 영리한 아이디어임
    • 하지만 쥐에서는 특이성이 높아 보여도, 더 복잡한 동물에서는 건강한 세포 손상이 생길 가능성이 있음

  • 이게 진짜이길 바람

  • 뉴스에서 듣는 ‘혁신적 암 치료’ 중 실제로 사람에게 효과 본 걸 본 적이 없음
    대부분은 결국 항암제와 방사선으로 돌아감
    그래도 백혈병은 어느 정도 치료 가능해진 게 큰 진전임

    • 항암제와 방사선도 꾸준히 발전 중임
      5년 생존율이 0.5%씩만 올라가도 큰 성과임
      다만 언론은 이런 점진적 개선보다 “혁신적 치료”만 다루는 게 문제임
    • 많은 돌파구가 임상 단계에서 사라지거나, 실제로는 기존 항암제의 변형형으로 쓰여서 일반인들은 모름
      또 상용화까지 수십 년이 걸림
      그래도 전체적으로 생존율은 꾸준히 상승 중임
      태양광이나 배터리 기술처럼 느리지만 꾸준히 발전하는 흐름임
    • 언론은 초기 돌파구만 보도하고, 실제 임상 성공 사례는 잘 다루지 않음
      하지만 새로운 치료법은 실제로 존재하고, 생명을 구하고 있음
      예를 들어 가족 중 한 명은 방사성 리간드 치료로 전이성 전립선암을 완치 수준으로 회복했음
    • 단클론 항체 치료는 과거의 항암제와는 전혀 다름
    • AIDS 치료가 거의 완치 수준에 도달한 걸 보고, 약물 발전에 대한 회의감이 줄었음

  • BBC 기사를 보면 악어 피에서 항생 물질을 찾는 연구가 있음

    • 요약하자면, 악어의 상처가 빠르게 낫는 이유를 연구해 새 항생제 후보를 찾고 있음

  • 이 분야에 있는 사람으로서 말하자면, 이건 쥐 실험 단계의 과장된 주장임
    PD-L1 항체는 PD-L1 양성 암에만 효과가 있고, Doxy는 오래된 항암제임
    임상 2상, 3상 결과(PFS, OS, ORR, CR 등)를 보기 전엔 의미 없음
    CAR-T 치료가 훨씬 앞서 있으며, 결국 주류가 될 것임

    • 우리 아버지는 위 흑색종으로 PD-L1 면역 억제제를 썼지만, 6개월 만에 식도 재발이 있었음
      임상시험 데이터가 너무 제한적이라, 실제 환자 치료는 여전히 확률 게임 같음
      HeLa 세포 같은 실험 모델도 현실 반영이 부족함
    • 전문가 의견을 들으니 반갑고, 몇 가지 궁금한 점이 있음
      박테리아를 재주입하면 면역계가 바로 제거하지는 않을까?
      전이암의 경우 각각 주입해야 하나?
      박테리아가 다른 장기를 감염시키면 어떻게 하나?
      혹시 항생제 대응책이 있는가?
      종양 크기에 따라 산소 공급이 달라질 텐데, 큰 종양이나 미세 전이에는 효과가 있을까 궁금함
    • 흥미로운 접근임
      연구에서 PD-L1 항체나 Doxy를 “표준 치료”로 비교한 건 단순한 기준선 설정으로 보임
      다만 CAR-T 치료는 고형암에서 여전히 어려움을 겪고 있음
      이 연구의 흥미로운 점은, 기존처럼 종양 환경에 막히지 않고 그 환경을 활용한다는 점임
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