배경

기존 암 치료는 수술로 종양을 완전히 절제하더라도 미세하게 남은 암세포가 다시 증식해 재발하는 문제를 극복하기 어려웠다. 환자마다 암세포가 지닌 고유한 유전자 돌연변이 패턴이 다르기 때문에 일률적인 치료제 처방으로는 높은 효과를 기대하기 힘들다는 분석이다. 특정 변이가 없는 환자에게는 표적 치료제를 적용할 수 없다는 점도 걸림돌로 작용해 왔다.

환자의 종양 정보를 분석해 맞춤형 약물을 만드는 시도가 이어졌으나 상용화 단계까지 나아가지는 못했다. 기술적 한계와 높은 제조 비용이 발목을 잡았기 때문이다. 이 시점에 메신저 리보핵산(messenger RNA, mRNA) 기술을 적용한 백신이 대안으로 부상했다. 이 기술은 체내 세포에 특정 항원을 합성하도록 설계도를 전달하여 신속하고 정밀한 면역 반응을 이끌어 낸다.

이 기술의 발전을 앞당긴 인물이 바로 최근 80세로 암 투병 끝에 사망한 컨트리 음악의 전설 돌리 파튼(Dolly Parton)이다. 그는 2020년 3월 밴더빌트 대학교 의료센터(Vanderbilt University Medical Center, VUMC)에 100만 달러를 기부했다. 이 기부금은 코로나바이러스감염증-19(COVID-19) 유행 초기 모더나(Moderna)의 mRNA 백신 1상 임상시험 연구를 지원하는 유용한 재원이 됐다. 팬데믹 극복에 기여한 mRNA 플랫폼 기술이 이제 암 치료제 개발로 이어지며 새로운 결실을 맺고 있다.

핵심 발견

모더나와 머크(Merck, MSD)는 수술로 종양을 완전히 제거한 진행성 흑색종 환자를 대상으로 진행한 개인 맞춤형 mRNA 암 백신 임상 3상 시험 결과를 공개했다. 이번 임상에 참여한 환자는 약 1,100명에 달한다. 연구진은 이들을 두 집단으로 나누어 한 집단에는 면역관문억제제 펨브롤리주맙(pembrolizumab) 단독 요법을, 다른 집단에는 공동 개발한 맞춤형 mRNA 백신 인티스메란(intismeran)과 펨브롤리주맙 병용 요법을 시행했다.

임상 결과 백신과 면역항암제를 함께 투여받은 환자군이 면역항암제만 단독으로 투여받은 환자군보다 재발 없이 생존한 기간이 더 길었다. 인티스메란은 환자의 종양 샘플을 분석해 설계하는 철저한 환자 맞춤형 치료제다. 먼저 환자의 암세포 유전자를 분석하여 나타난 돌연변이 정보를 바탕으로 면역계의 표적이 될 수 있는 고유 단백질인 신생항원(neoantigen)을 식별하는 과정을 거친다. 이 과정에서 모더나는 인공지능(AI) 도구를 활용해 면역 반응을 가장 강하게 일으킬 신생항원을 선별하는 기술을 적용했다. 이렇게 선별된 최적의 신생항원 정보를 담아 각 환자만을 위한 mRNA 백신을 제조하는 방식이다.

환자 몸에 주입된 백신은 체내 세포가 해당 신생항원을 발현하도록 유도하는 역할을 한다. 이 신생항원을 인지한 면역세포는 동일한 항원을 표면에 띄우고 있는 암세포를 표적 공격하도록 훈련되는 원리다. 기존 표적 치료제가 특정 유전자 돌연변이를 가진 환자군 전체에 동일한 약물을 투여했던 방식과 달리, 인티스메란은 개별 환자만을 위한 독창적인 의약품을 매번 새로 제조한다는 점에서 패러다임의 전환을 이끌어 냈다.

의미와 전망

이번 임상 3상 시험의 성공은 mRNA 기술이 감염병 예방용 백신을 넘어 본격적인 맞춤형 질병 치료 플랫폼으로 도약할 가능성을 입증했다. 흑색종뿐만 아니라 다양한 고형암에서도 맞춤형 암 백신을 개발할 수 있는 기반이 마련된 셈이다. 맞춤형 의료 접근 방식은 독특한 유전자 변이를 동반하는 희귀 난치성 질환 치료제 개발에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 보인다.

다만 상용화에 이르기까지 해결해야 할 현실적인 장벽도 존재한다. 환자의 종양 조직을 채취한 뒤 유전자 분석과 신생항원 예측, 개인 맞춤형 백신 제조를 완료하기까지는 통상 수개월이 걸린다. 질병의 진행 속도가 빠른 말기 암 환자에게는 백신이 완성되기도 전에 생존 기간이 다할 수 있다는 지적이다. 또한 제조 공정이 까다롭고 대량 생산이 불가능해 초기 치료 비용이 매우 높게 책정될 우려가 크다.

환자들의 생존율에 실질적인 기여를 하는지 검증하기 위한 장기 추적 관찰도 과제다. 이번 임상 결과는 암의 재발을 지연시키는 효과를 증명했으나, 환자의 전체 생존 기간을 늘리는지 밝히려면 향후 수년간 관찰을 지속해야 한다. 그럼에도 돌리 파튼의 기부로 시작된 mRNA 백신의 도약은 암 정복을 향한 인류의 여정에서 뚜렷한 이정표를 세웠다.