양서류와 파충류의 장내 세균이 쥐에서 종양을 완전히 제거

• 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)