Biomedical Science Letters 2019, 25(3): 201~210 https://doi.org/10.15616/bsl.2019.25.3.201 eissn : 2288-7415 Review The Trend in the Development of Oncolytic Virus Therapy Sun-Il Kwon,* Department of Biomedical Laboratory Science, Deagu Health Science University, Daegu 41453, Korea The oncolytic viruses selectively infect and destroy cancer cells, not harming normal cells. The cancer cell materials released by oncolysis, like tumor antigens, stimulate host antitumor immune responses, which is a long-lasting antitumor immunity removing cancer cells in remote parts of the body by a systemic response. Oncolytic viruses armed with transgenes such as cytokines or other immune stimulating factors enhance the immune responses. The first oncolytic virus approved by US-FDA is Imlygic targeting for melanoma. The oncolytic virus is considered as a revolutionary immunotherapy for tumors together with immune checkpoint inhibitors. A variety of oncolytic viruses are under research in the treatment of kidney cancer, liver cancer, breast cancer, and many others solid tumors. Clinical trials have shown promising results in different types of cancers. Here, we present a brief introduction of various aspects of oncolytic virus, and a review of the current status of oncolytic virus therapy development. Key Words: Oncolytic virus, Cancer, Virus therapy, Transgenes, Combination therapy 1. 서론인간에게해롭다고여겨지던감염성바이러스가인간의암치료제로개발되고있다. 암세포에선택적으로침투하여암세포를공격하는암용해바이러스 (oncolytic virus) 가바로그것인데, 암용해바이러스치료법은이제유망한암치료법으로인식되고있다. 암용해바이러스는정상세포에는영향을주지않고암세포에서만선택적으로복제되어서암세포를죽인다. 암용해바이러스는유전공학적으로만들어지거나자연적인바이러스가그대로사용된다. 유전자치료법에서는바이러스가단순히외래유전자의전달체로사용되지만암용해바이러스치료법에서는암용해바이러스자체가활성약물이된다. 암용해바이러스가암세포만을선택적으로제거하는특이성을확보하게되면서암용해바이러스는암정복의중요한도구로부상하게되었 다. 암용해바이러스는종양내에감염되어암세포를직접죽일뿐만아니라이차적으로항암면역반응을유도하여우리신체의면역계가숨어있는암세포를찾아내어파괴하도록한다. 암용해바이러스는유효성또한좋다. 설치류종양모델실험에서암용해바이러스는종양내에단한번만의주사로암을완치하기도했다 (Naik et al., 2012). 암용해바이러스는암치료제로서잠재력이적지않다. 서구에서최초로허가를받은암용해바이러스치료제는임리직 (Imlygic, T-Vec, talimogene laherparepvec) 인데, 흑색종치료제로 2015 년미국에서, 2016년유럽에서각각판매승인을받았다 (Greig, 2016). 임리직은병원성이없도록유전적으로조작한헤르페스바이러스 (herpes simplex virus) 에 granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF) 유전자를삽입한것이다. 임리직을암세포부위에국소주사하면이재조합바이러스는암세포내에서증식하게되는데, 충분히증식하고나면암세포를파열시키면서밖으 Received: July 5, 2019 / Revised: September 10, 2019 / Accepted: September 11, 2019 * Professor. Corresponding author: Sun-Il Kwon. Department of Biomedical Laboratory Science, Deagu Health Science University, Youngsong-ro 15 (Taejeon-dong), Buk-ku, Daegu 41453, Korea. Tel: +82-53-320-1302, Fax: +82-53-320-1450, e-mail: psikwon@dhc.ac.kr C The Korean Society for Biomedical Laboratory Sciences. All rights reserved. CC This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. - 201 -
로나온다. 이때바이러스가생성한면역반응을유도하는 GM-CSF 가동시에방출되어수지상세포와결합한다. 이 후수지상세포는종양으로발생한암세포를인식하여면 역세포에게정보를전달하고, 순차적으로면역계는스스 로종양세포를공격하게된다. 임리직은 2 주간격의종양 내국소투여로주사부위에서 47% 의완전관해를이루었 고, 동시에전신면역반응으로원거리비감염암에서 9% 의완전관해를이루었다 (Andtbacka et al., 2016). 다른면역 관문억제제와병용투여를한시험에서는더욱향상된효 과를보여주었다 (Puzanov et al., 2016; Maroun et al., 2017). 현재세계적으로다수의암용해바이러스치료제후보 가종양모델실험동물과인간을대상으로임상시험이진 행되고있어서, 앞으로새로운암용해바이러스치료제가 등장할것으로예상된다 (Lundstrom, 2018). 본연구는종양 의치료에서암용해바이러스의중요성이커져감에따라 암용해바이러스치료제와관련된연구개발의흐름을조 망해보고자한다. 2. 암용해바이러스치료제개발의역사적인과정 2-1. 항암치료제개발의역사 전통적으로사용되어온화학항암제를제 1 세대항암제 라고하는데, 세포독성항암제로서정상세포보다빠르게 자라는암세포를선택적으로죽이는방법이다. 암세포는 정상세포에비하여분열이왕성하여세포주기가빠른데, 세포주기중 DNA 합성시기의세포를선택적으로제거하 여암의성장을억제한다. 암세포에대한선택성을높여부작용을줄인항암제를 2 세대항암제라고한다. 이들은암세포에특이적으로존 재하는분자생물학적인표적을이용하기때문에표적치료 제라고부른다. 표적치료제는암세포에서차별적으로과 다발현되는특정단백질이나특정유전자의변화를표적 으로삼아서암의성장과발생에관여하는신호를차단함 으로써암세포를죽인다. 우리몸의면역체계를활성화시켜서면역세포가암세포 를제거하게하는면역항암제를 3 세대항암제라고부른다. 면역항암제는우리자신의면역세포를이용하여선택적으 로암세포를공격하게만드는데, 면역세포가암세포를특 이적으로인식하여스스로치료하도록돕는방식이다. 제 3 세대면역치료제로는암용해바이러스 (oncolytic virus), 면 역관문억제제 (immune check point inhibitor), CAR-T (chimeric antigen receptor T cells) 치료제등이포함된다 (Kwon, 2017). 최근 10여년동안항암제의개발은주로인간의면역반응에기반을둔면역항암치료제가주류를이루고있다. 면역항암제는표적치료제와더불어암치료방법의흐름을바꾸고있다. 암용해바이러스는항암면역기능활성화측면에서도주목을받고있다 (Bommareddy et al., 2018). 2-2. 암용해바이러스치료제개발과정암용해바이러스치료법의개념은상당히오랜기간존재해왔다. 이미오래전부터사람들은심한독감을앓거나다른감염질환을앓은후에가끔백혈병이감쪽같이사라졌다거나다른종양이현저히위축되었다는사실을경험적으로알았다. 바이러스의전신성감염후에종양이줄어드는현상은여러군데서자주관찰되었다 (Smith et al., 1956). 암용해바이러스치료제개발은이러한관찰에서비롯된다. 1949년 22명의호지킨병환자가간염바이러스를함유하는혈청이나조직추출물로치료를받았다 (Hoster et al., 1949). 1950 년부터 1980 년까지보다안전하고효과적인결과를얻기위하여수많은노력이경주되었으나별다른임상적성과가없이막을내렸다. 이는주로바이러스의독성을조절하거나종양특이성을확보하는방법이그때까지미비하여바이러스처치방법이안전하지않았기때문이었다. 그러나 1980년대에들어서유전공학이발달하면서암용해바이러스치료법에대한관심이다시부상하였고, 그후 30여년간괄목할만한진전이이루어졌다 (Howells et al., 2017). 1950년부터 1990년까지는야생형바이러스나약독화된바이러스로암치료를시도하였다. 주로사용된바이러스는간염바이러스, 웨스트나일열병바이러스, 황열병바이러스, 뎅기열병바이러스등이었는데치료제로서효용가치는낮았다. 대부분의암세포는바이러스감염에대한방어기전 ( 예를들면, 베타- 인터페론신호전달경로 ) 이손상되어있어서, 바이러스는정상세포보다암세포에서훨씬잘복제된다. 그러므로암세포에서바이러스를복제시키는일은비교적쉬운일이다. 정작어려운문제는바이러스가암세포에서는복제가잘되면서정상세포에서는복제가되지않게하는것이다. 암세포특이적인복제를이루기위하여인간에게병원성이없는바이러스를선별하거나, 바이러스게놈을유전공학적으로조작하면된다. 병원성이없는바이러스의예는레올리신 (Reolysin) 인데, 레오바이러스 (Reovirus) 의야생형변이주로 Ras 신호전달경로가활성 - 202 -
화된암세포에서는암살상 (oncolytic) 특성을가진반면정상세포에서는병원성이거의없다. 바이러스게놈을조작할때에는바이러스복제를엄격하게통제하는전략을쓴다. 유전공학적으로 thymidine kinase 에돌연변이를일으킨 Herpes simplex virus type I (HSV-1) 는암세포에서만특이적으로복제를하며, 뇌종양의치료에도유용한것으로밝혀졌다 (Martuza et al., 1991). 이고무적인연구결과는암용해바이러스치료제개발에바이러스게놈디자인을적극적으로도입하게하였다. 암용해바이러스치료제개발과관련하여가장중요한발견은 ' 암용해과정중에전신적인종양특이면역 (systemic tumor-specific immunity) 이효과적으로유도된다 ' 는점이다. 이현상은모든암용해바이러스치료에서암환자의생존을연장시키는중요한특징으로인식되고있다 (Fukuhara et al., 2016). 유전공학적으로조작된암용해바이러스치료제로온코린 (Oncorine TM ) 과임리직 (Imlygic TM ) 이있다. 온코린은두경부암과식도암치료제로 2005년에중국에서판매가승인되었다 (Garber, 2006). 세포는바이러스에감염되면 p53 단백질의중재에의해세포주기를늦추고세포자멸사 (apoptosis) 를일으켜서바이러스의증식을막는다. 아데노바이러스의 E1B 유전자산물은숙주의 p53 유전자산물에결합하여이를불활성화시킴으로써, 숙주세포가바이러스복제를억제하는것을방해한다. 온코린은아데노바이러스에서 E1B 산물의유전자를제거한것이다. 따라서 E1B 산물의발현이결여된온코린은 p53 산물이없는암세포 ( 대부분의암세포는돌연변이에의해 p53 산물이없다 ) 를만나면복제능력을유지하는반면, 정상적으로 p53 산물을생산하는정상세포를만나면 p53 산물에의하여바이러스의복제능력에제약을받게된다 (Vollmer et al., 1999). 온코린은치료제로서더이상확장되지못하고그사용이아직까지중국내에국한되어있다. 임리직은유전공학적으로조작된 herpes simplex virus-1 (HSV-1) 이다. 두개의유전자 (γ-34.5 및 α-47) 가제거되어있고인간의 GM-CSF (Granulocyte-macrophage colonystimulating factor, 과립구대식세포콜로니자극인자 ) 유전자가제거된부위에추가되어있다. 임리직은암세포에서증식하여암세포를터트리고, 면역반응을자극하여암세포를다시공격하도록설계되었다 (Hu et al., 2006; Fukuhara et al., 2016). 3. 암용해바이러스특성과대표적인치료제 3-1. 암용해바이러스치료제의일반적인특성일반적으로암용해바이러스를설계할때는여러가지를요소를고려해야하지만최소한 5가지조건에는부합하여야한다. 이 5가지조건으로는표적종양에대한특이성을가지고, 감염된종양세포를죽이는파괴력을가지며, 항종양면역을유도하는능력을보유하고, 부작용을최소화하고, 바이러스가가지는본연의감염력이복원하지못하도록해야하는것이다 (Maroun et al., 2017). 암용해바이러스는암을용해하여암을치료하는표적바이러스치료 (targeted oncolytic virotherapy) 방법이다. 화학적혹은항체표적항암제처럼암용해바이러스는정상세포와구분이되는종양세포내의비정상적인부위를표적으로삼는다. 암용해바이러스는암세포에서활성화된유전대사경로나, 암세포에서소실된종양억제인자기능을표적으로삼아종양세포를선택한다. 암용해바이러스는종괴내에서선택적으로복제되어암세포를용해한다. 복제된딸바이러스는인접조직을통해확산되어먼곳에있는종양세포도순차적으로죽인다 (Fig. 1) (Davola and Mossman, 2019). 암용해바이러스에는유전자조작을통해여러가지치료목적의유전자 (transgene) 가삽입되어있다. 이유전자들이발현되어종양특이적세포독성 T- 림프구를유도하거나, 종양세포를직접사멸시킨다. 예를들면 GM-CSF 와같은사이토카인유전자를발현시켜서종양세포에대한면역반응을증강시키거나, 전구약물 (pro-drug) 전환효소유전자가그산물로써주변종양세포를죽인다. 암용해바이러스에신생혈관억제관련유전자를도입하여종양혈관을차단을하여종양을괴사시키기도한다 (Woo and Hu, 2015). 종양세포가용해될때는종양관련항원 (tumor-associated antigen) 과같은면역유발물질이분비되어항종양면역반응이유도된다 (Fig. 1) (Davola and Mossman, 2019). 바이러스가세포를감염시킬때는정상세포는피하고종양세포만표적으로삼아침투시키는것이좋은데, 그침투기전에는여러가지가있다. 백시니아바이러스는수용체를통하는대신내포작용으로세포에들어간다. 아데노바이러스는아데노바이러스수용체나인테그린, CD46 에결합하며숙주세포로들어가고, 헤르페스바이러스는헤르페스바이러스입장중재자 (entry mediator) 와결합하여들어간다. - 203 -
Oncolytic virus (OV) X No or abortive infection of healthy cells Healthy cell is undamaged Spread of virus progeny Amplification of oncolysis Attack by natural killer cells (NK) and cytotoxic T lymphocytes (T) OV replication in tumor cells Oncolysis/ Immunogenic cell death Release of Immunogenic materials like tumorassociated antigens NK T NKT T T Antitumor immune response induction Fig. 1. Action mechanism of oncolytic virus (OV). OVs destroy selectively cancer cells while having minimal effect on healthy cells. OVs attack tumor cells by two different mechanisms; direct tumor cell lysis and indirect augmentation of host immune activity (Davola and Mossman, 2019). 3-2. 대표적인암용해바이러스치료제암용해바이러스치료제용으로다양한종류의바이러스가세계적으로연구되고있다. 현재임상시험이진행되고있는바이러스로는 Herpes simplex virus, Adenovirus, Measles virus, Vaccinia virus, Reovirus, Coxsackievirus, Parvovirus, Poliovirus, Rhinovirus 등이있다 (Table 1, Raja et al., 2018). 서구에서유일하게판매가이루어진임리직과판매승인에근접한것으로여겨지는펙사벡과레올리신을대표적인예로살펴보고자한다. 3-2-1. 유전자조작암용해바이러스임리직 (T-vec) 임리직은 herpes simplex virus-1 (HSV-1) 를조작하여디자인한것인데, γ-34.5 유전자와 α-47 유전자를결실시켰으며, transgene 으로서 human granulocyte macrophage colonystimulating factor (GM-CSF) 를 γ-34.5 결실부위에삽입하였다. 정상적인숙주세포는바이러스에감염되면단백질합성을차단 (shut-off) 하여바이러스의증식을막아자신을방어한다. HSV-1 에내재된 γ-34.5 유전자의역할은감염후숙주세포의단백질합성차단작용을무효화시켜서자기복제를원활하게하는것이다. HSV-1 에 γ-34.5 를불활성화시키면정상세포에서는숙주세포의단백질합성차단작용으 로바이러스의복제가어려워진다. 대부분의암세포에는단백질합성차단반응이없다. 따라서 γ-34.5 유전자가결손된 HSV-1( 임리직 ) 은정상세포에서는복제가어려운반면암세포에서는잘증식하게된다. 즉 γ-34.5 유전자결손은바이러스에게종양세포에선택적인복제능력을부여한다. α47 유전자는항원제시와관련된수송체 (transporter) 에길항하여그작용을억제한다. α47이결실된바이러스는감염된암세포에서 MHC class I의발현을증가시키게된다. 감염된종양세포의 MHC class I 발현증가는결과적으로종양면역반응유도를강화시킨다. α47 결실은또한인근 US11 유전자의즉각적인조기발현을일으키는데, 이는암세포에서바이러스의복제를증가시킨다. GM-CSF는항종양면역의유도를강화하기위하여삽입되었는데, 인간의 GM-CSF 유전자두개가 γ-34.5 결실부위에위치한다. GM-CSF 는조절사이토카인으로서염증부위에서수지상세포의축적을자극하고, 항원제시세포의기능을촉진하고, T- 세포반응을촉발한다. 암용해바이러스유전체에 GM-CSF 를넣은경우동물실험에서종양의감소와전체생존율의유의한증가가관찰되었다 (Agarwalla and Aghi, 2012; Kohlhapp and Kaufman, 2016). 임리직은유방암, 두경부암, 위장관계암, 악성흑색종환자를대상으로한안전성시험에서종양내투여시모든 - 204 -
Table 1. Current and recently completed trial I and II using oncolytic viruses (Raja et al., 2018) Virus Strain Targeted malignancy Herpes simplex virus I Talimogene Laherparepvec (T-Vec) Breast, Melanoma and pancreatic TBI-1401 (HF10) G207 HSV1716 Superficial solid tumors and melanoma Glioma Adenovirus/Herpes ADV/HSV-tk Breast and NSCLC Simplex virus Adenovirus LOAd703 PancreaticNSCLC CG0070 ColoAd1 (Enadenotucirev) ONCOS-102 DNX-2401 VCN-01 Ad-MAGEA3 and MG1-MAGEA3 NSC-CRAd-Survivin-pk7 Ad5-yCD/mutTKSR39rep-hIL12 Ad5-yCD/mutTKSR39rep-ADP Mesothelioma, Bone, Sarcomas and neuroblastomas Bladder Colorectal, NSCLC, Bladder, Epithelial Renal cell and ovarian Advanced solid tumors and melanoma Brain Advanced solid tumors and pancreatic NSCLC and advanced solid tumors Glioma Prostate NSCLC Measles MV-NIS Breast, Head and neck, Ovarian, Nerve sheath, Mesothelioma and multiple myeloma Vaccinia GL-ONC1 Advanced solid tumors, Head and neck and ovarian Pexastimogene devacirepvec (Pexa-Vec) Hepatocellular, Head and neck, Colorectal, Advanced solid tumors, Blue cell, Melanoma, Lung and renal cell Reovirus REOLYSIN Colorectal, Bladder, Pancreatic, Multiple myeloma, Plasma cell cytoma, Ovarian and peritoneal Coxsackievirus CVA21 (CAVATAK) Melanoma and NSCLC Parvovirus H-1PV (ParvOryx) Glioblastoma multiforme Polio/Rhinovirus PVSRIPO Glioma 환자에게서잘관용되었다 (Hu et al., 2006; Fukuhara et al., 2016). 3-2-2. 유전자조작암용해바이러스펙사벡 (Pexa-Vec, pexastimogene devacirepvec, JX-594) 펙사벡은유전공학적으로조작된백시니아바이러스 (vaccinia virus) 이다. 벡시니아바이러스는자연적으로정상세포보다암세포에서더잘증식하는고유의종양친화성을가지고있다. 암세포주변의신생혈관은새기가쉬워벡시니아바이러스의침투가용이하다. 또한암세포는증식률이높아서바이러스복제에필요한뉴클레오시드풀을만들어벡시니아바이러스에게복제하기좋은환경을제공한다. 펙사벡의백시니아바이러스는티미딘인산화효소 (thymidine kinase) 가돌연변이로불활성화되어있다. 암세포는활발한복제로인하여티미딘인산화효소가충분히발현되어분비된다. 티미딘인산화효소를만들지못하는펙사벡은암세포에서는이효소를이용하여증식할수있다. 그러나정상적인숙주세포에서는티미딘인산화효소가부족하므로펙사벡은증식이어렵다. 펙사벡은암세포만을선택적으로공격하여파괴하는데, 이과정에서분출된암세포특이물질들이체내면역반응을연쇄적으로촉진시켜암세포를공격한다. 펙사벡에는인간 GM-CSF 유전자도삽입되어있다. GM-CSF 산물은종양특이항종양면역반응을자극한다. 펙사벡에는 Lac-Z 유전자가마커로삽입되었다 (Parato et al., 2012). - 205 -
백시니아바이러스사용의장점은정맥투여에서안정적이고, 세포독성이강하며, 생백신으로서안전성이우수하다는점이다. 펙사벡은현재간세포암종 (hepatocellular carcinoma) 에대하여단독혹은병용으로임상2 상과 3상시험이진행중이다 (Fukuhara et al., 2016; Yamada et al., 2018; Guo et al., 2019). 펙사벡은한국의 ' 신라젠 ' 사에서개발을주도하고있다. 3-2-3. 자연적인암용해바이러스레올리신 (Reolysin) 보통암치료에사용되는바이러스는사람에게병원성이없도록유전자를조작한것이다. 그러나 Reovirus 의경우에는조작이없이자연적인상태의바이러스를그대로치료에사용한다. Reovirus 는이중가닥 RNA 바이러스인데정상세포보다종양세포에서복제가잘된다. Reovirus 의암용해특성은 Ras 신호전달활성에의존한다. 레올리신 (Reolysin) 은 Reovirus 의 T3D strain 인데항암제로서많이연구되었으며현재자연적인바이러스상태로임상연구에사용되고있다 (Gong et al., 2016). 전이고형암, 흑색종, 두경부암등의증상에대하여임상2 상시험이완료되었으며, 두경부암에대해서는임상3 상연구가진행되고있고, 전이성유방암, 폐암, 췌장암에도임상시험이진행되고있다 (Fukuhara et al., 2016; Eissa et al., 2018). 레올리신은캐나다캘거리소재의생명공학기업온콜리틱스바이오테크 (Oncolytics Biotech) 에서개발하고있다. 4. 암용해바이러스의항암효과증진방법 4-1. 암세포선택적인감염및직접적인암세포용해 (direct cancer cell lysis) 바이러스가암세포에만감염되어복제와증식이되는선택성은암용해바이러스에서가장중요한요소이다. Reovirus 나 New Castle virus 등은자연적으로종양세포를선택적으로감염시키는특징이있다. p53 유전자의불활성화나세포사멸저하등암세포특유의변화가이들바이러스의복제과정에유리하게작용하여생기는현상이다. 다른바이러스의경우에는변형과조작을통하여종양세포에선택적감염을유도한다 (Cho et al., 2013). 각바이러스는종양세포를특이적으로표적화하기위하여여러가지원리를사용한다. 바이러스에따라 mirna 표적, 인터페론결함, Ras signaling, thymidine kinase 결실등의도구를사용하여, 암용해바이러스가암세포에특이적으로감염되도록한다. Thymidine kinase 가결실된바이러스의경 우에는핵산의합성이왕성한암세포에서만선택적으로자기자신을복제하여많은비리온을생성한후암세포를용해시킨다. 용해된암세포에서방출된비리온은주변의암세포에순차적으로감염되어다시암용해작용을일으킨다. 용해된암세포에의해노출된암세포물질들은항원제시세포에의하여포획된다음종양특이적인 T- 세포반응을유발시킨다. 전신적인 T- 세포반응으로인하여멀리위치한같은종류의종양도발견하여 2차적으로공격하게된다. 4-2. 면역증강기능 (enhancing immunogenicity) 부여암용해바이러스는직접암세포를사멸시키는작용을하지만이에더하여 NK 세포와 T 세포로인한면역활성화를유도하여항암능력을증강시킨다. 암용해바이러스를만들때는면역기능을증진시키는유전자를암용해바이러스벡터에삽입하여무장시킨다. 면역력증진을위한무장 (arming) 으로 GM-CSF, interleukin (IL)-2, IL-4, IL-10, IL-15, interferon (INF)-α, INF-β, INF-γ 등의유전자가사용된다. 이삽입유전자가생성하는물질들은세포독성면역세포 (cytotoxic immune effector cells) 들이작동하여 2차적으로나머지암세포를제거하도록한다 (Kim, 2017). 4-3. 종양특이적억제유전자의삽입 (insertion of tumor suppressor genes) 종양의성장에는혈관신생이필요하다. 혈액을통하여산소와영양분이공급되지않으면암세포는사멸한다. 암세포에혈액공급을차단하기위하여혈관신생을억제하는유전자나억제물질관련유전자를암용해바이러스에삽입한다. Vascular endothelial growth factor (VEGF), endostatin, angiostatin, vasculostatin, fibroblast growth factor receptor 등과관련된유전자나 microrna 를삽입하기도한다 (Kim, 2017). 바이러스를사용하기위해서는바이러스의생활사를잘이해하고, 접종가능한최대바이러스농도를알아야하며, 바이러스를제거하기위한항바이러스제의존재도확보되어야한다. 유전자의조작도용이하여야하며, 인체투여시발생하는면역원성, 야생형바이러스의병원성도고려하여야한다 (Kim, 2017; Maroun et al., 2017). 4-4. 암용해바이러스의제한암용해바이러스는야생형모체바이러스의특성을가지고있는데이것이장점이나단점으로작용한다. HSV-1-206 -
에서유래한 T-vec( 임리직 ) 의경우세포간확산시바이러스혈증을일으키지않는다. 따라서 T-vec 은병변내부 (intralesional) 에만투여하며정맥주사용으로는사용하지않는다. T-vec 의국지적인병변내부투여가전신적인항종양면역을유도하여원거리병소에서도효과가나타났다. 이전신적인항종양면역반응은 HSV-1 바이러스자체의항종양면역유도특성에기인한것으로여겨진다 (Varghese et al., 2006). 암용해바이러스치료에서중요한관심은치료효과가순환항체에의해서감소될수있다는점이다. 바이러스혈증을일으키는바이러스는중화항체의공격을당하기쉽다. 정맥투여한바이러스는이전에치료를받았거나백신을투여받은환자에게는항종양효과가제한적일수있다. 순환항체에의한효과감소는암용해바이러스를정맥투여한홍역을앓았던환자에게서관찰되었다 (Russell et al., 2014). 순환항체에의한방해를극복하기위해서 reovirus 로동물실험을해본결과, 전신적인치료를위해서는 reovirus 를, 혈청내에서중화항체수준이올라가기전에, 첫주내에빠르게반복하여고용량으로투여하는것이바람직하였다 (Gong et al., 2016). 암용해바이러스를반복하여투여하면바이러스에대한면역이생겨서치료를지속하기힘들다. 면역기능이많이약화된말기암의경우암용해바이러스를투여해도되는지아직검증이불충분하다. 또한암용해바이러스를투여해도모든암세포가사멸하는것은아니다. 암세포는다양한돌연변이를하므로암용해바이러스치료에도살아남는암세포가남아있을수있다. 5. 암용해바이러스의국내외개발현황 5-1. 암용해바이러스의세계적인임상시험현황 ClinicalTrials.gov( 미국 NIH, US National Library of Medicine 산하기구, https://www.clinicaltrials.gov/) 는전세계에서수행되고있는임상시험을총망라하여 database 를구축하고있다. 단어 'oncolytic' 을키워드로검색해본결과 2019년 6월 23일현재 97건의암용해바이러스임상시험이진행되고있는것으로나타났다. 임상1 상초기가 1건, 임상1 상이 69건, 임상2 상이 37건, 임상3 상이 5건, phase not applicable 이 2건으로나타났다. 다른 phase의임상시험이동시에진행되고있는경우가있어서개별건수의합이총건수를상회하는것으로추정된다. 임상시험의적응증으로는방광암, 뇌암, 두경부암, 신장 암, 간암, 흑색종, 췌장암, 전립선암등이있다. 사용되는바이러스로는헤르페스바이러스, 아데노바이러스, 홍역바이러스, 백시니아바이러스, 레오바이러스, 소아마비바이러스, 콕사키바이러스, 파르보바이러스, 레트로바이러스등이있다. 레오바이러스, 콕사키바이러스, 파르보바이러스의경우에는야생형바이러스를그대로사용하고, 소아마비바이러스의경우약독화된바이러스를사용하였다. 다른바이러스들은바이러스에따라 thymidine kinase 결실, GM-CSF 삽입등의다양한유전적인조작을가하여사용하였다 (Lawler et al., 2017; Lundstrom, 2018; Bommareddy et al., 2018). 5-2. 암용해바이러스의국내개발현황국내에서도여러업체가암용해바이러스치료제를개발하고있다. 앞에서언급한것처럼펙사벡은우리나라의신라젠에서개발하고있다. 펙사벡은우두바이러스를이용한간암치료제이다. ClinicalTrials.gov 에의하면펙사벡은 2019년 6월현재임상1 상시험 10건, 임상2 상시험 9건, 임상3 상시험이 1건이진행중이다. 펙사벡은면역관문억제제인옵티보와같은다른치료제와의병용투여임상시험도진행중이다. 시험중인적응증으로는대장암 위암 담도암 췌장암 기타고형암의간전이및면역관문억제제내성고형암등이다. 신라젠은독립적데이터모니터링위원회 (Independent Data Monitoring Commitee, DMC) 의임상중단권고를받아서펙사벡의간암환자를대상으로한임상3상을조기에종료한다고 2019년 8월 4일발표하였다. 그러나다른적응증의병용투여임상시험은계속진행한다고한다. 코오롱생명과학은폭스바이러스를이용한암용해바이러스물질인 KLS-3020 의동물실험을진행중이며, 2019 년중임상1 상시험에진입할예정이다. KLS-3020 은암동물모델에 1회투여만으로도암의성장이현저히감소됨이확인된바있다. 동사는종양살상바이러스치료효능을증가시킬수있는폭스바이러스프로모터에대한특허를취득했다고 2019년 6월 15일밝혔다. 헬릭스미스는자사에서분리한야생형레오바이러스를위암치료에적용시키는연구를하고있다. 레오바이러스는호흡기, 장관에존재하는무해한바이러스인데, 야생형혹은약독화된레오바이러스를그대로사용해암치료에사용한다. 레오바이러스는정상세포에는감염이잘일어나지않는반면암세포에는특이적으로감염이일어날수있어서암세포를효과적으로사멸시킬수있다. 캐나다의 - 207 -
레올리신은미국소아에게서분리된레오바이러스혈청 3형데어링 (Reovirus type 3 Dearing) 인반면, 헬릭스미스의레오바이러스는한국의소아에게서독자적으로분리한것이다. 진메디신은한양대학교학내벤처회사로출발하여암용해바이러스를개발하고있다. 종양세포에특이적인암용해아데노바이러스를연구하고있는데, 이회사는다양한암용해아데노바이러스를개발하기위한기초적인플랫폼을구축하고있다. 종양특이성을높이기위한치료유전자삽입등의유전자조작을하고, 사이토카인을발현시키고, 면역억제적인종양의미세환경을극복하기위한면역치료방법을탐색하고, 인체중화항체와싸우기위한나노파티클바이러스입자를개발하는등의연구를하고있다. 진메디신은프로모터를개량하고치료유전자를동시에여러개를삽입하여치료효율을높이는시도도한다. 바이러스를코팅하여전신투여용바이러스기술도확보했다. 코팅으로몸속면역세포들이바이러스를독소로인식하지못하게위장하여혈액투여시생존율을높였다. 다른항암바이러스에비해간독성도낮추었다고한다. 전신투여용항암바이러스치료제는암치료방식에진전을가져올것으로기대된다. 이외에도다수의바이오벤처회사들이암용해바이러스연구개발에진입하고있다. 6. 결론및논의암치료의방식이바뀌고있다. 2세대표적치료제와 3세대면역항암제의등장으로암치료의도구가다양해지면서이무기들을따로혹은같이섞어서사용하여치료효과를높이는방법이시도되고있다. 제 1, 2, 3 세대함암제를적절히같이투여하는병용치료법으로치료효과가증진된사례가많이보고되었다. 암용해바이러스도다른표적치료제혹은면역관문억제제나 CAR-T 세포등의다른면역항암제와병용투여하여시너지를높이는임상시험을하고있다. 암용해바이러스인펙사벡의경우고형암과유방암, 연조직육종을대상으로옵티보, 여보이등의다른면역항암제와병용투여에서치료효과가증진된다는결과가나왔다. 면역치료법을병용할때는면역능력이온전한종양치료의초기에시행하는것이효과가가장좋다고한다. 암을치료하는데겪는어려움중의하나는전통적인암치료방법으로는암줄기세포 (cancer stem cells) 를모두제 거하기어렵다는점이다. 암줄기세포는잠복상태를유지하여전통적인암치료제에대하여정상세포처럼저항을나타내고살아남아서암의재발을일으킨다. 암용해바이러스는잠복상태인암줄기세포를찾아가서제거할잠재력을가지고있다. 최근다수의다른종양에서암용해바이러스는암줄기세포를효과적으로제거하였다 (Chaurasiya et al., 2018). 생명연장이아닌암의완치가치료의목적일때암용해바이러스를활용할수있는가능성이엿보인다. 암용해바이러스에적절한여러가지기능적인전이유전자 (transgene) 를탑재하면암용해바이러스에다양한항종양기능을부여할수있다. 다양한종류의암용해바이러스치료제풀 (pool) 이만들어지면미래에는종양의종류와진행정도에따라서적합한조합의암용해바이러스를선택할수있을것이다. 암용해바이러스에는극복해야할장벽이아직많이남아있지만, 다양한암용해바이러스치료제의개발이진행중인것은고무적인사실이다. 암용해바이러스는항암면역의활성도면에서다른항암제에비해우수하여치료효과가좋게나올것으로기대된다. 암용해바이러스는항암면역활성과관련된기능에서 1세대화학항암제, 2세대표적항암제, 그리고 3세대면역항암제인면역관문억제제, T- 세포치료제등과비교시높은활성도를보였다 (Bommareddy et al., 2018). 치료방법이확립된기존의방법과같이사용될경우치료효과가더욱높아질것으로예상된다. 잘알려진예로는면역관문억제제와의병용투여이다. 암용해바이러스감염은항종양면역반응을자극하여면역관문억제제의효과를증진시킨다. 이에따라암용해바이러스와면역관문억제제를병용투여하는임상시험이세계적으로수행되고있다 (Sivanandam et al., 2019). 암용해바이러스치료제의개발이진전되어서종양치료에유용한선택이되고, 암치료의희망이되어주기를기대한다. ACKNOWLEDGEMENT None. CONFLICT OF INTEREST The author certifies that I have no affiliations with or involvement in any organization or entity with any financial interest or non-financial interest in the subject matter or materials discussed in this manuscript. - 208 -
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