면역체계를 자극하는 세포에서 방출되는 작은 소포의 사용은 암 면역요법이 급속히 발전하는 이 시기에 큰 관심을 끌고 있습니다. 엑소좀은 세포에 의해 생성된 나노소포이며, 분자 전달 능력과 면역원성으로 인해 암 면역치료에 상당한 잠재력을 가지고 있습니다. 최근 기술 발전으로 인해 면역학적 반응을 제어하는 엑소좀 페이로드를 식별하는 것이 가능해졌습니다. 특히 종양 세포와 면역 세포의 엑소좀은 항암 면역요법에 중요한 독특한 구성 프로필을 가지고 있습니다. 엑소좀은 페이로드를 표적 세포로 전달할 수 있으며, 이는 해당 세포의 표현형 및 면역 조절 능력에 영향을 미칠 가능성이 있습니다.
지난 10년 동안 증가하는 데이터에 따르면, 엑소좀은 암 발병에 기여하고 치료 효과를 갖는 수많은 세포 과정에 참여할 수 있어 암을 촉진하고 억제하는 이중 기능을 입증합니다. 엑소좀은 암 면역치료 분야에서 엄청난 잠재력을 갖고 있으며, 결국 가장 효과적인 암 백신이 될 뿐만 아니라 특정 항원과 약물에 대한 운반체가 될 수도 있습니다. 암의 확산을 통제하려면 엑소좀이 면역 치료에 어떻게 사용될 수 있는지 이해해야 합니다. 엑소좀은 진단과 새로운 치료 접근법 창출에도 영향을 미칩니다.
데이터 브리지 시장 조사(Data Bridge Market Research)는 이 시장이 2022년부터 2029년까지 예측 기간 동안 연평균 성장률(CAGR) 16.9%로 성장하고 있으며, 2021년 468,980달러에서 2029년 1,602,540달러에 이를 것으로 예상한다고 분석했습니다. 만성 염증성 자가면역 질환의 유병률 증가와 엑소좀 치료제의 기술 개발은 예측 기간 동안 시장 수요를 촉진하는 주요 동인이 될 가능성이 높습니다. 글로벌 엑소좀 치료제 시장은 유형, 공급원, 치료법, 수송 용량, 적용, 투여 경로 및 최종 사용자를 기준으로 분류됩니다. 미국은 FDA 승인 상처 제거 장치의 존재, 건강 보상 정책의 존재, 만성 상처의 증가, 노인 인구의 증가로 인해 글로벌 엑소좀 치료제 시장을 지배할 것으로 예상됩니다.
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배경
전 세계적으로 사망 원인 1위이자 중요한 공중 보건 문제인 암은 발생률과 사망률 모두에서 빠르게 증가하고 있습니다. 현재 매년 900만 명의 암 사망자와 약 1,800만 명의 새로운 환자가 발생할 것으로 예상됩니다. 오늘날 사용되는 주요 암 치료법은 수술, 화학요법, 방사선, 표적치료입니다. 그러나 암 치료를 위한 가장 중요하고 효과적인 치료법임에도 불구하고, 화학요법 및/또는 방사선요법은 불쾌한 반응, 약물 내성 및 장기적인 문제를 초래할 수도 있습니다. 약물 스크리닝 기술의 엄청난 발전으로 인해 이제 새로운 암 치료법을 활용하여 이러한 문제를 해결할 수 있는 종양학 약물 개발에 대한 관심이 높아지고 있습니다.
면역항암치료는 면역체계를 조절해 항암면역반응을 재활성화하고 종양 탈출 경로를 차단해 종양을 억제하고 제거하는 치료법이다. 비특이적 면역 활성화, 면역 체크포인트 차단, 입양 세포 전달 및 백신 접종 기술이 핵심 치료 옵션입니다. 미국 식품의약국(FDA)은 프로그래밍된 세포사멸 1(PD-1) 및 프로그래밍된 세포사멸 1 리간드 1(PD-L1) 억제제, 세포독성 T-림프구 관련 약물을 포함한 다양한 면역치료제의 사용을 승인했습니다. 단백질 4(CTLA-4) 억제제 및 기타.
엑소좀은 크기가 30~100 nm에 이르는 단일 막 소기관으로 면역 세포와 암 세포를 비롯한 다양한 세포에서 분비될 수 있습니다. 엑소좀은 주로 세포에서 유래된 단백질, 지질, 당접합체, 핵산으로 구성됩니다. 엑소좀은 세포외 기질(ECM)을 수정하고 세포 간 신호 및 화학물질 교환을 위한 통로 역할을 하는 등 광범위한 기능을 수행합니다. 암을 촉진하고 억제하는 엑소좀의 이중 특성은 암 과정에서 엑소좀이 수행하는 다양한 기능에 대한 연구를 통해 고려되었습니다. 세포 유래 나노소포인 엑소좀은 면역원성과 분자 전달 능력 때문에 암 면역치료에 사용될 수 있습니다.
면역체계를 강화하고, 다양한 악성종양을 치료할 수 있으며, 장기간 효과가 지속된다는 점에서 면역항암요법은 최근 연구의 핫스팟으로 자리잡고 있다. 이는 흑색종, 비소세포폐암(NSCLC) 및 신장암을 포함한 수많은 악성 종양에서 강력한 항종양 작용을 입증했습니다. 암세포에 의해 생성된 엑소좀은 여러 간질세포 유형을 변형하여 암세포의 발달과 침습성을 지원할 뿐만 아니라 내피세포의 자가분비 VEGF 신호전달을 촉발하여 종양 혈관신생을 지원할 수 있습니다. 엑소좀은 또한 면역억제 역할을 하는 PD-L1 및 형질전환 성장인자(TGF)와 같은 물질을 발현할 수 있습니다. 암에 의해 생성된 엑소좀은 CD8+ T 세포의 성장과 활성화를 방지하는 동시에 조절 T 세포의 성장을 촉진하여 면역체계를 억제하는 기능을 할 수 있습니다.
또한 최근 엑소좀에는 예상치 못한 항암 능력이 있는 것으로 밝혀졌습니다. 항원 제시 및 T 세포 자극에 관여하고 시험관 내에서 CD8+ T 세포 의존적 항종양 반응을 유발하는 것으로 입증된 주요 조직적합성 복합체 클래스 I 분자(MHC I) 및 열 충격 단백질(HSP)과 같은 종양 표지자 생체 내에서 수지상 세포(DC) 및 종양 유래 엑소좀에서 고도로 발현되는 것으로 밝혀졌습니다. 면역 치료에서 엑소좀의 잠재적인 사용은 항암 면역 반응과 약물 전달을 위한 운반체 역할을 하기 때문에 암이 어떻게 진행되는지 이해하는 데 중요합니다. 이는 진단 및 새로운 치료 접근법의 창출에 영향을 미칩니다.
임상적 응용
암 면역치료에서 엑소좀의 기능과 진단 및 치료 목표로서의 중요성에 대한 실질적인 연구의 결과로 엑소좀을 이용한 수많은 임상시험이 진행되었습니다. 암세포 생존 및 증식을 촉진하는 TAE의 기능에 비추어 볼 때, 새로운 암 치료 방법은 헤파리나제/신데칸-1 축과 같은 TAE 조절 장애 경로에 초점을 맞추는 것을 포함합니다. 엑소좀은 또한 치료 지표로 면역요법에 사용됩니다. 항서바이빈 면역요법 후 악성 신경교종 환자의 무진행 생존 기간이 길어지는 것은 CD9+/GFAP+/SVN+ 및 CD9+/SVN+ 엑소좀의 방출 감소와 관련이 있을 수 있습니다.
종양 세포에서 생성되는 엑소좀 DNA(ExoDNA)는 STING/cGAS 경로를 통해 면역 세포를 활성화할 수도 있습니다. 결과적으로 ExoDNA는 종양 면역을 제어하고 체크포인트 면역요법의 중요한 조절자로서 기능할 수 있습니다. 엑소좀은 진행 중인 임상 시험에서 암 치료, 면역치료 백신, 암 진단, 예후, 재발 및 전이 지표를 위한 약물 전달 수단으로 사용됩니다. 엑소좀은 NSCLC용 시클로포스파미드와 결합된 DEX, 신경교종에 대한 안티센스 분자와 결합된 TAE, KrasG12D siRNA(iExosomes)가 포함된 중간엽 간질 세포 유래 엑소좀을 포함하여 면역치료 백신으로 췌장암에서 연구되었습니다.
많은 임상 연구에 따르면 엑소좀은 폐암, 전립선암, 신장암, 위암, 유방암, 담낭암, 췌장암 및 직장암에 대한 진단, 예후 및 치료 지표로 사용될 수 있습니다. 임상 실험을 통해 대장암 치료를 위한 커큐민 운반체로서 엑소좀의 효능과 안전성이 확인되었습니다. 따라서 엑소좀은 이용 가능한 실험 데이터와 임상 시험을 기반으로 다양한 악성 종양에 대한 바이오마커, 약물 전달체 및 면역치료 백신 역할을 할 것으로 예상됩니다.
암 치료를 위한 엑소좀의 장점
엑소좀은 신체와 생체적합성이 더 높고 생분해가 더 빠르기 때문에 합성 나노입자보다 독성과 면역원성이 적습니다. 다른 세포 유래 EV는 생체 적합성이 동일하지만 엑소좀보다 크기가 크고 다양하기 때문에 약물 로딩 및 투여 사용이 제한되었습니다. 대부분의 세포 유형은 엑소좀을 생산할 수 있으므로 엑소좀 생산도 마찬가지로 간단합니다. 엑소좀은 생물학적 체액에서 안정적이고 그렇게 작기 때문에 쉽게 폐 청소를 벗어나 혈액뇌관문을 통과할 수 있습니다. 엑소좀은 비슷한 크기의 리포좀보다 10배 더 빠른 속도로 종양 세포 내에 부착되고 내부화되는데, 이는 엑소좀이 암에 대해 보다 구체적으로 표적화된다는 것을 시사합니다.
또한, 나노미터 엑소좀은 더 높은 투과성과 보유 효과로 인해 정상 조직보다 혈관이 부적절하게 형성된 종양 조직에 더 많이 응집됩니다. 결과적으로 엑소좀은 대부분의 고형 종양에 도달하여 약물을 보다 효과적으로 분배할 수 있습니다. 엑소좀은 정확한 약물 전달 및 치료용 핵산 전달을 위해 종양 표적화 펩타이드, 항체 또는 단백질을 포함하도록 변형될 수도 있습니다. 이러한 특성으로 인해 엑소좀은 암 표적 치료법을 위한 최고의 경쟁자 중 하나가 되었습니다.
엑소좀은 상대적으로 새로운 연구 분야이지만, 새로운 저독성 면역요법 억제제, 전향적 암 지표 또는 보다 안전하고 효과적인 투여 방법으로의 잠재적 응용으로 인해 암 치료 분야에서 많은 관심을 불러일으켰습니다. 항암제. 엑소좀은 면역세포나 종양세포에 의해 세포외 환경으로 방출될 수 있는 작은 세포외 소포의 일종입니다. 엑소좀이 면역 조절 기능을 나타낼 수 있고 가능한 치료제로서 기능할 수 있다는 증거에 대한 최근 업데이트는 점점 더 많은 연구가 이루어지고 있는 결과입니다. 엑소좀은 또한 세포간 의사소통과 면역 체계 조절을 지원하는 단백질, 핵산, 지질 함량의 전달에서 중요한 기능을 수행합니다.
향후 방향 및 결론
엑소좀은 암 발병에 대한 기능과 독특한 생물학적 특성으로 인해 암 치료에서 유망한 미래를 가지고 있습니다. 엑소좀 기반 암 치료법은 면역세포가 자연적으로 생성하는 엑소좀을 활용하여 암세포를 억제하고, 암세포가 생성하는 엑소좀의 활동을 방지하고, 엑소좀을 유전자/약물 운반체로 활용하는 등 다양한 방법으로 탐구 및 개발되어 왔습니다. 그러나 해결해야 할 문제도 많습니다. 첫째, 다양한 출처의 엑소좀이 서로 어떻게 다른지는 아직 불분명합니다. 둘째, 치료 효과를 위해 필요한 엑소좀의 수는 암 유형에 따라 크게 다를 수 있습니다. 셋째, 종양의 이질성과 확장성이 치료 효과에 영향을 미칠 수 있습니다.
또한, 다양한 출처에서 생산된 엑소좀의 많은 역할은 완전히 이해되지 않았습니다. 더욱이, 엑소좀이 어떻게 특정 암세포에 대해 높은 수준의 선택성을 갖도록 변경될 수 있는지는 아직 알려져 있지 않습니다. 마지막으로 엑소좀이 어떻게 저장되고 유지되는지는 아직 불분명합니다. 이러한 어려움을 고려하여, 특정 암 치료에 가장 적합한 세포를 선택하려면 다양한 세포/조직에서 유래한 엑소좀을 주의 깊게 분석하는 것이 필수적입니다. 암세포에 대한 선택성이 높은 약물 운반체인 엑소좀을 구축하기 위해서는 독특한 암세포 표면 지표를 발견하는 것도 필요합니다. 엑소좀 기반 암 치료는 종양의 복잡성과 이질성으로 인해 다른 방법과 결합해야 할 수도 있습니다.
마지막으로, 적용의 유효성을 확인하기 위해서는 엑소좀 기반 암치료제에 대한 임상시험이 시급히 요구된다. 엑소좀은 여전히 극복해야 할 장애물이 있다는 사실에도 불구하고 암 치료를 위한 혁신적이고 중요한 응용 분야를 분명히 약속합니다.
엑소좀 기반 접근법은 항암 면역요법을 향상시키는 것으로 나타났지만, 암 환자에게 실제적으로 사용된다는 증거는 미미한 이점만 제공했습니다. 엑소좀이 완전한 임상적 잠재력을 발휘하기까지는 분리, 합성, 생체 적합성 및 제조 공정에 여전히 몇 가지 과제가 있습니다. 첫째, 현재 대부분의 엑소좀은 복잡한 생물학적 체액(예: 혈장)과 세포 배양 상등액에서 추출되기 때문에 엑소좀 합성 및 순도에 제한이 없습니다. 더욱이, 현재 이 새로운 종류의 치료제의 제조 및 사용을 관리하기 위한 특별한 전 세계적 지침은 없으며, 엑소좀 기반 면역요법은 아직 임상 시험 초기 단계에 있습니다.
WHO에 따르면 암은 전 세계 사망원인 1위로, 2020년 기준 약 1,000만명의 사망자가 발생한다. 데이터브릿지마켓리서치(Data Bridge Market Research)는 2022년 5억 5,000만 달러 규모였던 엑소좀 연구제품 시장이 2030년에는 22억 6,000만 달러로 급증할 것으로 분석하고 있다. , 2023년부터 2030년까지 예측 기간 동안 19.3%의 CAGR을 겪을 것으로 예상됩니다. 2020년에 Lonza는 Codiak Biosciences의 엑소좀 시설을 인수했습니다. 후자는 치료 후보와 엑소좀 약물 탑재 기술의 파이프라인을 유지했습니다. 아시아 태평양 지역은 의료 인프라 지출 증가, R&D 활동에 대한 투자 증가, 정부의 집중 증가로 인해 2023~2030년 예측 기간 동안 가장 높은 성장률로 성장할 것으로 예상됩니다.
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