김광표 경희대 응용화학과 교수팀은 난치성 방광암을 표적하는 차세대 항체-약물접합체(ADC)를 개발했다고 8일 밝혔다.

방광암은 진단 시 20~30%가 근육층을 침범한 상태로 발견돼 전이와 재발이 잦아 예후가 좋지 않은 암으로 알려졌다. 특히 전이성 방광암은 기존 항암화학요법이나 면역항암제에 반응하지 않아 새로운 치료제 개발이 시급하다. 

차세대 ADC는 암세포 내부에서만 약물이 작용하도록 설계된 정밀 표적 기술로 강력한 항암 효과를 보인다. 그러나 기존 ADC는 사전에 정해진 표적 단백질을 기준으로 항체를 제작, 실제 암세포 환경에서 항체가 충분히 내재화되지 않아 기대한 치료 효과를 내지 못하는 한계가 있다. 암세포 내부에 효율적으로 전달하는 항체 발굴이 ADC 개발의 핵심 난제였다.

문제 해결을 위해 연구팀은 항암 표적을 미리 정하는 기존 방식에서 벗어나, 암세포 내부로 실제 유입되는 항체를 먼저 선발했다. 살아있는 암세포 표면에 수많은 항체를 반응시킨 뒤 이중 세포 내 침투 기능을 가진 항체만을 선별했다. 발굴한 항체를 강력한 항암 약물과 접합해 ADC로 제작했고, 방광암 모델에 적용했다. 그 결과 방광암 세포의 암세포 사멸 효과를 확인했고, 동물 실험에서는 종양 성장을 억제하고, 생존 기간이 연장됐다. 특히 정상 세포나 표적이 없는 경우 독성이 나타나지 않아 정밀 표적 치료제로서의 가능성을 입증했다.

구체적으로 표적에 편향되지 않은 생세포 바이오패닝(target-unbiased live-cell biopanning)과 현장 화학적 가교결합 및 질량 분석(in situ chemical cross-linking and mass spectrometry)을 결합한 통합 표현형 플랫폼을 개발했다. 

세포 환경에서 세포 내로 유입될 항체와 이에 대응하는 막 결합 상응 항원( membrane-bound cognate antigen)을 동시에 식별했다. 이 플랫폼을 통해, 빠른 세포 내 유입 기능과 인테그린α3β1(integrin α3β1, ITGA3B1) 이종이량체에 대한 특이성을 갖는 항체 2E7을 발굴했다. 

통합적인 전사체 및 단백체 분석 결과, ITGA3B1은 다양한 고형암에서 과발현되었으며, 특히 공격적인 방광암 아형에서 발현 수준이 현저하게 증가했음을 확인했다. 

연구팀이 개발한 2E7–MMAE(monomethyl auristatin E) 항체-약물접합체(ADC)는 방광암 이종이식 모델에서 강력하고 용량 의존적인 항종양 활성을 나타내어 종양 퇴행 및 생존 기간 연장을 유도했다. 

요컨대 이번 연구는 ADC의 기능성을 높일 수 있는 ITGA3B1을 방광암의 유망한 치료 표적으로 제시한 게 핵심이다.  김광표 경희대 응용화학과 교수

김광표 교수는 “발굴한 ITGA3B1은 단독으로도 훌륭한 표적이지만, 이를 이용한 이중항체 ADC(2E7–MMAE)는 세포 내재화(항체의 세포내 유입)를 강력하게 촉진시키는 플랫폼 기술로 활용도가 높다”고 강조했다. 이어 “이번 연구는 세포 내재화 효율 부족으로 개발이 중단된 기존 항체도 내부화 능력을 가진 항체와의 이중항체 ADC 전략을 통해 정밀 표적치료제로 확장할 수 있는 기술적 가능성을 제시했다”고 덧붙였다. 

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단, 경희대 글로벌 핵심융복합과제, 강원대의 지원으로 수행됐다. 김미경 강원대 교수, 서울대 이유진 교수, 존리(John Lee) UCLA 교수 등 국내외 연구진이 참여했다.

이번 연구는 세계적 권위의 학술지 ‘Science Advances’(IF=12.5) 2026년 1월호에 ‘Phenotypic discovery and therapeutic evaluation of an ITGA3B1-targeting antibody-drug conjugate for bladder cancer’라는 논문으로 게재됐다. 특히 방광암 분야 권위자인 미국 노스웨스턴대학병원의 조슈아 믹스(Joshua Meeks) 교수가 편집위원으로 참여해 의미가 각별하다.