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빛으로 암을 치료하다: 광역학치료와 면역치료의 융합, 새로운 항암 패러다임을 열다

가톨릭대학교 바이오메디컬화학공학과 나건 교수가 '2025 스마트 사이언스 코리아 with KOREA LAB Autumn' 전시기간 중 발표한 ‘빛으로 암을 치료하다: 광역학치료와 면역치료의 융합, 새로운 항암 패러다임을 열다’의 특별강연 내용은 다음과 같다.

[사진 1]. 2025 스마트 사이언스 코리아 with KOREA LAB Autumn 특별강연 현장


나건 교수는 오랜 기간 광역학치료(Photo Dynamic Therapy, PDT)를 연구하며 암세포를 선택적으로 사멸시키는 새로운 치료 전략을 제시해 왔고, 최근에는 광역학치료와 면역치료를 융합해 항암면역을 활성화하는 차세대 치료 플랫폼 개발에 집중하고 있다.

빛으로 유도하는 암 치료, 광역학치료(PDT)의 원리
광역학치료는 광감각제를 체내에 주입한 뒤, 특정 파장의 빛을 조사하여 활성산소종(Reactive Oxygen Species, ROS)을 생성함으로써 암세포를 사멸시키는 치료법이다. 광감각제는 종양 부위에 축적된 뒤 빛에 반응하기 때문에, 정상조직 손상을 최소화할 수 있다는 점이 큰 장점으로 꼽힌다.
그러나 실제 임상에서 사용되는 기존 광감각제들은 대부분 종양 표적성이 충분하지 않다는 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 나 교수 연구팀은 표적 리간드가 결합된 광감각제와 나노입자형 약물전달체 개발에 주력해 왔다.

면역을 깨우는 광역학치료: Photodynamic Immunotherapy
나 교수 연구팀의 연구가 주목받는 이유는 단순히 암세포를 제거하는 데 그치지 않고, 면역 반응을 유도하는 면역원성 세포사멸(Immunogenic Cell Death, ICD)을 적극적으로 활용하기 때문이다. 광역학치료로 생성된 활성산소종(ROS)은 암세포를 사멸시키는 동시에, 암세포 내 위험신호분자(Damage-Associated Molecular Patterns, DAMPs)를 방출해 수지상세포를 활성화하고 T세포 반응을 자극한다. 이러한 과정을 통해 종양은 면역이 억제된 상태의(Cold 종양)에서 벗어나 면역반응이 활성화된(Hot 종양)으로 전환된다.

특히 나 교수 연구팀이 개발한 표적 리간드가 결합된 광감각제의 대표적인 예는, 상피세포성장인자수용체(Epidermal Growth Factor Receptor, EGFR)를 표적하는 세툭시맙(Cetuximab, Erbitux®) 항체에 고분자-광감각제를 결합한 형태다.
이 접합체는 암세포에 선택적으로 축적된 뒤 빛 조사 시 강력한 ROS를 생성해 세포사멸과 면역반응을 동시에 유도하며, 실제로 수지상세포의 성숙과 T세포 활성화를 촉진해 강력한 항암면역 반응을 이끌어냈다. 동물실험에서도 뚜렷한 종양 억제 효과를 보여, 기존 면역항암치료의 한계를 보완할 수 있는 새로운 치료 전략으로 주목받고 있다.

광역학치료와 면역관문억제제의 시너지
최근 나 교수 연구팀은 광역학치료를 면역관문억제제(Immune Checkpoint Inhibitor, ICI)와 병용하는 새로운 치료 전략을 제시하고 있다. 광역학치료는 종양 미세환경을 변화시켜 조직 내 장벽을 완화하고 면역관문억제제의 종양 내 침투를 향상시킴으로써, 면역치료의 효과를 극대화할 수 있는 환경을 조성한다.

대표적인 사례로, 교모세포종(Glioblastoma Multiforme, GBM)과 같이 면역이 억제된 형태의 종양(Cold 종양)을 대상으로 한 연구에서는 고분자-광감각제 기반 광역학치료를 적용했다. 3D 스페로이드 모델에서 광조사 후 Anti-PD-L1 항체의 종양 내부 침투 깊이가 현저히 증가했으며, 이는 PDT가 종양 내 밀집된 세포 구조와 장벽을 완화시켜 항체의 확산을 촉진했음을 보여준다. 또한, 동물모델에서도 PDT와 면역관문억제제를 병용 처리한 그룹에서 가장 우수한 항암효과가 확인되었다.
이러한 결과는 기존 면역항암제의 한계를 보완하고, 치료 효율이 낮았던 종양 유형에서도 효과를 높일 수 있는 새로운 치료 전략으로 주목받고 있다.

“빛과 면역, 두 축을 융합해 지속 가능한 암 치료를 구현하다”
나 교수 연구팀은 기존 광감각제의 난용성과 낮은 표적성 한계를 극복하기 위해, 표적 리간드가 결합된 광감각제와 나노입자 기반 약물전달체를 개발하여 치료효과를 크게 향상시켜 왔다.
나 교수는 “광역학치료는 단순한 국소 치료를 넘어, 환자의 면역 시스템을 깨워 전신 항암 면역을 유도할 수 있는 치료 전략으로 발전하고 있다”라며, “향후에는 PDT를 기반으로 한 면역활성화 플랫폼을 확장해 다양한 난치성 암과 면역저항성 질환 치료로 적용 범위를 넓힐 계획”이라고 밝혔다.
현재 연구팀은 항체-고분자-광감각제 접합체를 포함한 여러 차세대 항암제 플랫폼을 개발 중이며, 서울성모병원, 서울대학교병원, 세브란스병원 등 국내 주요 의료기관과의 협력을 통해 임상 적용 가능성을 높이고 있다.
나 교수의 연구는 ‘빛을 이용한 암 치료’라는 개념을 현대적으로 재해석해, 나노기술과 면역학이 융합된 새로운 치료 패러다임을 만들어가고 있다.

[사진 2]. 2025 스마트 사이언스 코리아 with KOREA LAB Autumn 특별강연 현장

‘빛으로 암을 치료하다: 광역학치료와 면역치료의 융합, 새로운 항암 패러다임을 열다’에 관한 궁금한 내용은 본 원고 자료를 제공한 나건 교수를 통하여 확인할 수 있다.


Reference(참고문헌/참고자료): 1) Li, X., Lovell, J. F., Yoon, J., & Chen, X. (2020). Clinical development and potential of photothermal and photodynamic therapies for cancer. Nature reviews Clinical oncology, 17(11), 657-674.
2) Kim, D., Lee, S., & Na, K. (2021). Immune stimulating antibody‐photosensitizer conjugates via fc‐mediated dendritic cell phagocytosis and phototriggered immunogenic cell death for KRAS‐mutated pancreatic cancer treatment. Small, 17(10), 2006650.
3) Ahn, M., Na, Y., Choi, H., Lee, S., Lee, J., Park, S. A., ... & Na, K. (2025). Photoimmuno‐Lure Nanoplatform for Enhancing T Cell Expansion in Glioblastoma via Synergistic Treatment of Photodynamic Therapy and Immune Checkpoint Inhibition. Advanced Healthcare Materials, 2500880.

The Person in Charge(발표자): 가톨릭대학교 바이오메디컬화학공학과 나건 교수
e-mail: kna6997@catholic.ac.kr

<이 기사는 사이언스21 매거진 2026년 1월호에 게재 되었습니다.>

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