한약재, 차세대 항암제로서 가능성 확인

-한약재 인삼, 현초, 건칠의 면역관문 차단 효능 확인
-한의소재 유래 저분자 화합물 발굴로 차세대 면역항암제 개발 목표

한약재 인삼, 현초*, 건칠**이 암세포로 인해 저하된 면역기능을 정상화한다는 사실을 규명하며 차세대 항암제로의 가능성을 확인했다.
*현초: 이질풀 또는 기타 동속근연식물을 꽃이 피기 전 또는 꽃이 필 때 채취한 것
**건칠: 옻나무의 줄기에 상처를 입혀 흘러나온 수액(樹液)을 건조한 덩어리

한국한의학연구원(원장 김종열, KIOM, www.kiom.re.kr, 이하 한의학연)은 한의기술응용센터 정환석 박사 연구팀이 암세포가 면역세포의 공격을 피하기 위해 활용하는 면역관문*을 인삼, 현초, 건칠 소재가 차단한다는 사실을 규명하고 관련 유효성분을 확인했다고 밝혔다.
*면역관문: 인체 내 면역반응이 필요 이상으로 과도해지는 것을 막기 위해 면역세포(T-림프구 등)의 활성을 저하시키는 기전. 면역관문은 관련 단백질(PD-1, CTLA-4 등)을 자극했을 때 활성화되는데, 암세포는 해당 기전을 역이용해 면역세포가 자신을 공격하지 못하게 한다.

인체는 암의 원인이 되는 비정상 세포(종양세포)를 제거하기 위해 면역체계를 활성화한다. 또한 면역반응이 필요 이상으로 발생하지 않도록 면역세포 활성을 억제하기도 한다. 이러한 기전을 면역관문이라 하는데, 암세포는 면역관문 관련 단백질을 자극해 인체의 면역기능을 억제시키며 성장하는 특성(회피성)이 있다.

최근 의료계에서는 암의 회피성을 차단시키는 ‘면역항암제’ 치료법이 새롭게 주목받고 있다. 해당 치료는 외부요인이 아닌 인체의 면역체계를 활용한다는 점은 물론 정상세포 파괴 및 내성 등 기존 치료제가 지닌 부작용을 대체 할 수 있기에 활용 가치가 매우 크다. 하지만 면역항암제 역시 20%의 환자에게만 효과가 있으며 높은 비용과 면역과민 반응 등의 부작용이 있어, 보다 안전하고 우수한 효능의 신소재 탐색연구가 필요한 실정이다.
*면역항암제: 화학치료, 방사선치료에 이어 제3세대 항암제로 불리는 차세대 암 치료제. 특히 면역관문 단백질의 한 종류인 PD-1 관련 치료제는 91세의 지미카터 전 미국대통령의 암을 치료해 큰 주목을 받았으며, 이를 개발한 연구자는 2018년 노벨 생리의학상을 수상했다.

정환석 박사 연구팀은 기존 면역항암제(면역관문억제제)를 대체할 수 있는 치료제 발굴을 위해 1000여 종의 한의소재를 시험관 내 실험(In vitro)을 통해 탐색했다. 그 결과 인삼, 건칠, 현초가 면역관문을 자극하는 분자결합을 억제시킨다는 사실과 그 유효성분을 확인했다.

세부적으로 연구팀은 경쟁적 효소결합면역측정법(Competitive ELISA)을 통해 인삼 내 성분인 사포닌 Rg3과 컴파운드 케이(C-K)가 면역관문 단백질(PD-1*) 분자결합을 각각 최대 60%, 67% 억제함을 확인했다. 현초 내 성분 역시 면역관문 단백질(PD-1) 분자결합을 60%까지 억제한다는 것을 생화학적 분석을 통해 확인했다.
연구 책임자 정환석 박사는“본 연구는 한약을 이용한 세계 최초의 면역관문 차단제 개발 연구”라며 “지속적인 연구 개발을 통해 차세대 면역항암제 개발에 다양한 한약이 활용될 수 있도록 노력하겠다.”고 밝혔다.

한의학연 김종열 원장은 “이번 연구는 임상에서 항암치료에 사용하는 한약재(건칠)를 포함해, 한의소재가 차세대 항암제로서의 가능성도 지닌다는 사실을 과학적으로 확인한 결과”라며 “암세포 사멸 기반의 기존 항암 연구에서 벗어나 인체 면역기능 향상을 통한 암 치료라는 한의학적 개념의 항암 치료의 과학적 근거를 제시한 점에서 그 의미가 크다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 한의학연 기관고유사업과 한국연구재단 이공학개인기초사업의 지원을 통해 수행됐다. 각각의 연구결과는 국제학술지 ‘분자(몰레큘스, Molecules)’및‘분자과학 국제저널 (International Journal of Molecular Sciences)’에 게재 됐다.

 
1. 한약재 ‘인삼’
-인삼사포닌 알지쓰리(Rg3)와 컴파운드 케이 (compound K, C-K)의 면역관문 단백질 PD-1/PD-L1 결합 저해 효과

<설명> 면역분자인 PD-1과 그의 리간드인 PD-L1의 결합력을 측정하는 효소결합면역흡착검사 (enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)에서 인삼사포닌 Rg3와 C-K의 농도가 높아짐에 따라 PD-1과 PD-L1의 결합을 방해하는 효과가 높아짐을 확인하였다. 특히 Rg3는 1 마이크로몰(1 μM) 농도에서 PD-1/PD-L1 결합을 최대 60% 이상 억제하는 효과가 확인되었으며, C-K 또한 1 μM 농도에서 PD-1/PD-L1 결합을 최대 67% 이상 억제하였다.

2. 한약재 ‘현초’
-현초 성분인 캠페롤(kaempferol) 및 캠페롤-7-O-람노사(kaempferol-7-O-rhamnoside)의 면역관문 PD-1/PD-L1 결합 저해 효과
<설명> 다양한 생화학적 분석(in vitro biochemical assay)에서 실험군인 캠페롤(KO) 및 캠페롤람노스(KR) 처리 시, 면역관문 단백질인 PD-1/PD-L1의 결합이 최대 60%(KO), 40%(KR)까지 차단되었다.

이질풀 또는 기타 동속근연식물을 꽃이 피기 전 또는 꽃이 필 때 채취한 것

3. 한약재 ‘건칠’
-건칠 추출물 및 화합물의 면역관문 차단 효과

옻나무의 줄기에 상처를 입혀 흘러나온 수액(樹液)을 건조한 덩어리

1) 건칠 추출물 및 화합물의 PD-1/PD-L1 차단 효과
<설명> 건칠 추출물 및 화합물은 농도가 높아질 수록 PD-l/PD-L1 결합을 보다 높게 차단시켰다. 건칠 내 유효성분 분석결과 에리오딕티올(Eriodictyol)과 페스틴(Fisetin)은 저농도인 1μM 이하에서도 분자결합을 50%까지 억제하며 임상적으로 활용하는데 높은 가능성을 보였다.

2) 건칠 추출물 및 화합물의 CTLA4/CD80 차단 효과
<설명> 건칠 추출물 및 화합물은 농도 의존적으로 CTLA4/CD80 결합을 차단시켰다. 건칠 내 유효성분인 프로토카테츄산 및 카페산역시 낮은 농도에서도 분자 결합의 차단 효과를 나타냈다.

/자료제공=한국한의학연구원