최근 암 면역요법은 불응성 종양 치료를 위한 실행 가능한 해결책으로 주목받고 있다. 그러나 환자 간 종양 이질성과 면역 억제성 종양 미세 환경(TME)으로 인해 치료 효능에는 임상적으로 한계가 있다. 비가역적 전기천공법(IRE)은 고전압 및 짧은 전기 펄스를 적용하는 비열성 절제 기술로 치료 부위 주변 조직에 손상이 적게 일어난다. 전기적 자극은 세포막에 영구적인 손상을 일으켜 암세포의 세포사멸을 초래한다. IRE 치료는 종양세포의 면역 원성 사멸(ICD)을 유도하여 손상 관련 분자 패턴(DAMPs) 분자의 발현을 통해 면역 반응을 유발한다. 치료되지 않은 전이성 종양은 ICD에 의해 유도된 전신 면역 반응에 의해 제거된다. 따라서 IRE와 면역 보조제의 병용치료는 효과적인 암 면역치료를 이끌어 낼 수 있다.
인터페론 유전자 자극기(STING)는 종양 세포로부터 선천적 면역 감지 및 CD8+ T 세포의 교차-감작을 감지하는데 필수적인 역할을 한다. 그러나, STING 작용제는 음전하를 갖는 친수성 사이클릭 다이뉴클레오타이드이다. 이 특성은 세포 내 투과성이 감소하는 원인이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 최근 생체 물질 기반 약물 전달 시스템(DDSs)이 활발히 연구되고 있다. DDS 중 하나인 리포좀은 생체 적합성이 높은 인지질 이중층으로 구성된 구형 소포이며, 친수성 약물을 효과적으로 담지 할 수 있다. 특히 양이온성 세포막 융합성 리포좀(cFLs)은 음이온성 세포막 비융합성 리포좀(aNFLs)의 단점인 엔도좀 누출을 극복하고 약물을 세포질로 전달할 수 있다. 또한 IRE와 리포좀의 병용치료는 약물을 표적 세포에 효과적으로 전달할 수 있다.
최근 FDA에서 승인 한 면역 체크 포인트 억제제 (ICI) 인 PD-1 억제제(aPD-1)는 T 세포의 PD-1에 결합하여 암 세포의 PD-L1에 결합하는 것을 방지한다. 하지만, 일부 환자의 경우 지속적인 면역 반응으로 암치료 효과가 있었지만 상당수의 환자에서는 내성이 있거나 치료 효과가 없다는 한계가 있다. 최근 보고에 따르면, aPD-1과 STING 작용제의 병용 치료 시 치료적 시너지 효과로 인해 이러한 단점을 극복할 수 있다.
본 연구에서는 암 면역치료를 위해 1) ICD를 유도하기 위한 IRE의 최적의 전압 및 전기 펄스 조건, 2) 효과적인 암 면역 요법을 위한 IRE와 STING 작용제의 병용, 3) 효과적인 암 면역 요법을 위한 IRE, STING 작용제를 담지한 양이온성 세포막 융합성 리포좀(cFLs-STING) 및 aPD-1의 조합을 연구하였다. 생체 외 및 생체 내 실험을 통하여 ICD를 유도하는 IRE 조건을 확립하였으며, STING agonist와의 병용 치료를 통해 종양 내 미세 환경에서 항종양 면역을 효과적으로 유발할 수 있음을 관찰하였다. 기능성 리포좀은 STING 작용제를 담지하여, 정맥 내 투여시 안정성을 높이고 IRE와 병용 치료 시 종양 표적화 효능을 증가시키기 위해 제작되었다. 리포좀은 종양 내 주입이 되었을 때 다른 장기로의 이동은 관찰되지 않으나, 정맥 주입 시 cFLs이 종양 내 표적율이 높았다. 특히 cFLs-STING을 정맥 투여하고, IRE와 병용 치료할 때 종양 표적화 효능이 상당히 증가 증가되었다. 또한 IRE와 cFLs-STING의 병용 치료에 aPD-1을 추가 했을 때, 종양 억제율은 거의 100%의 완치율을 확인하였다. 본 연구자는 추가적으로 cFLs-STING을 정맥 투여하였을 때 면역 활성에 대한 연구할 계획이다. 종합해보면 IRE, Lipo-STING 및 aPD-1의 조합 전략은 효과적인 암 면역 요법에 대해 탁월한 잠재력을 가지고 있다고 사료된다.