항체-약물접합체 효능 예측하는 새 지표 개발 새글 첨부파일 있음

[연구필요성]

항체-약물접합체는 암세포 표면의 특정 항원에 결합하는 항체에 강력한 세포독성 약물을 연결한 치료제입니다. 암세포를 선택적으로 인식한 뒤 세포 안으로 들어가 약물을 방출함으로써 암세포를 사멸시키는 방식입니다.

그러나 고형암에서는 표적 항원이 많이 발현되거나 항체가 강하게 결합한다고 해서 반드시 높은 치료 효과로 이어지지 않습니다. 항체가 암세포 표면에 결합한 이후 실제로 세포 내부로 얼마나 효율적으로 들어가는지, 그리고 약물이 방출될 수 있는 세포 내 구획으로 이동하는지가 ADC 효능을 결정하는 중요한 병목이기 때문입니다.

특히 CEACAM6는 췌장암을 포함한 여러 상피성 고형암에서 증가하는 표면 단백질로, 치료 표적으로서 가치가 높지만 GPI-anchored 단백질이라는 특성 때문에 일반적인 세포 내재화 신호를 갖지 않습니다. 따라서 CEACAM6 표적 ADC 개발에서는 단순한 결합력 중심의 후보 선별보다, 실제 세포 내 전달 가능성을 반영하는 정량적 평가 기준이 필요합니다.

본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 CEACAM6 표적 항체를 발굴하고, 각 항체의 표면 결합·내재화·세포독성·동물모델 효능을 통합적으로 분석하여 ADC 후보를 선별하는 전달 지향적 개발 전략을 제시했습니다.

[연구성과/기대효과]

본 연구는 CEACAM6 표적 ADC 후보를 발굴한 것에 더해, 고형암 ADC 개발에서 반복적으로 문제가 되는 "결합력-효능 불일치"를 해결하기 위한 실용적 후보 선별 기준을 제시했다는 점에서 의의가 있습니다.

기존 ADC 개발에서는 항원 발현량, 항체 친화도, 세포 표면 결합 신호가 주요 평가 기준으로 사용되어 왔습니다. 그러나 이러한 기준만으로는 실제 세포 내 약물 전달 가능성을 충분히 반영하기 어렵습니다. 본 연구에서 제시한 NID는 일반적인 유세포분석 기반 결합 및 내재화 실험으로 계산할 수 있어, 다양한 ADC 후보의 초기 선별과 우선순위 결정에 활용될 수 있습니다.

특히 CEACAM6처럼 세포 내재화가 제한적이거나 세포 상태에 따라 달라지는 표적에서는, NID 기반 평가가 ADC 개발 성공률을 높이는 데 기여할 수 있습니다. 향후 본 접근법은 CEACAM6뿐 아니라 GPI-anchored 표적, 내재화가 느린 표적, 고형암에서 전달 병목이 큰 ADC 표적 전반으로 확장될 수 있을 것으로 기대됩니다.

[본문]

□ CEACAM6 표적 항체 발굴 및 기능 다양성 확보

연구팀은 재조합 CEACAM6 단백질과 CEACAM6 발현 세포를 함께 활용하여 면역화 및 단일세포 기반 항체 발굴을 수행했습니다. 이를 통해 CEACAM6에 결합하는 항체 후보들을 확보하고, CEACAM 계열 단백질에 대한 특이성, 세포 표면 결합능, 에피토프, 결합 속도, 내재화 효율 등을 비교했습니다.

이 과정에서 서로 다른 특성을 가진 항체 후보들을 선별했으며, 그중 주요 리드 항체들을 인간화한 뒤 MMAE payload를 연결한 항체-약물접합체로 제작했습니다.

□ 항원 발현량과 결합력만으로는 ADC 효능을 설명하기 어렵다는 점 확인

연구팀은 여러 CEACAM 발현 암세포 모델에서 각 ADC의 세포독성을 비교했습니다. 그 결과 ADC 효능은 표적 항원의 발현량이나 항체의 결합 친화도만으로 일관되게 설명되지 않았습니다.

일부 항체는 높은 결합력을 보였음에도 세포독성 효능이 제한적이었고, 반대로 상대적으로 중등도의 결합 특성을 가진 항체라도 세포 내 전달이 잘 이루어지는 경우 더 높은 ADC 효능을 보였습니다. 이는 ADC 후보 선별에서 "얼마나 잘 붙는가"뿐 아니라 "붙은 뒤 얼마나 잘 들어가는가"를 함께 보아야 함을 보여줍니다.

□ 새로운 ADC 후보 선별 지표 NID 제시

연구팀은 표면 결합량과 내재화 효율을 통합한 정규화 내재화 지수(NID, normalized internalization degree)를 정의했습니다. NID는 항체가 세포 표면에 얼마나 많이 결합하는지와, 결합한 항체 중 얼마나 효율적으로 세포 안으로 들어가는지를 함께 반영하는 지표입니다.

기존의 단순 내재화 형광량 지표는 ADC 효능과의 관련성이 제한적이었으나, NID는 여러 세포주와 항체 조합에서 ADC 효능과 더 뚜렷한 연관성을 보였습니다. 또한 pHrodo 기반 세포 내 산성 구획 축적 분석과 내재화 억제 실험을 통해, NID가 단순 표면 결합이 아니라 세포 내 전달과 관련된 기능적 정보를 반영한다는 점을 뒷받침했습니다.

□ NID 기반 리드 ADC의 췌장암 동물모델 효능 확인

NID 분석을 통해 선별한 CEACAM6 선택적 항체 h9738을 기반으로 h9738-vc-MMAE ADC를 제작하고, Capan-1 췌장암 이종이식 마우스 모델에서 항암 효능을 평가했습니다.

그 결과 h9738-vc-MMAE는 용량 의존적인 종양 성장 억제 효과를 보였으며, 고용량 투여군에서는 측정 가능한 종양이 사라지는 완전관해가 관찰되었습니다. 반면 자유 MMAE 또는 약물이 연결되지 않은 h9738 항체 단독 투여군에서는 뚜렷한 종양 성장 억제 효과가 나타나지 않았습니다.

또한 실험 조건에서 현저한 체중 감소나 주요 장기 조직 손상은 관찰되지 않았습니다. 다만 마우스 모델은 사람 CEACAM6 표적 독성을 완전히 반영하지 못하므로, 본 결과는 표적 매개 안전성 입증이 아니라 NID 기반으로 선별한 후보의 동물모델 효능을 보여주는 개념검증 결과로 해석해야 합니다.

[연구결과]

Normalized Internalization Predicts Potency of Carcinoembryonic Antigen-Related Cell Adhesion Molecule 6-Targeting Antibody-Drug Conjugates

Joo-Young Lim, Jisu Hong, Su Hyeon Lee, Seul-Gi Lee, Byeong-Ho Chae, Ga-Hyun Son, Minho Park, Tae Hyeon Yoo, Yong-Sung Kim, and Chang-Han Lee
(Journal of Controlled Release, In Press, https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2026.115106)

[그림설명]

그림 1. 결합력만으로는 부족한 ADC 효능 예측
ADC의 효능은 항체가 암세포 표면에 얼마나 잘 결합하는지 만으로 결정되지 않습니다. 결합 이후 세포 내부로 효율적으로 전달되어야 실제 payload delivery와 세포독성으로 이어질 수 있습니다.

그림 2. NID 기반 ADC 후보 ranking
NID는 표면 결합량과 내재화 효율을 함께 반영하여 항체의 세포 내 전달 가능성을 평가하는 지표입니다. 이를 통해 단순 결합력보다 ADC 효능을 더 잘 예측할 수 있는 후보를 우선 순위화할 수 있습니다.

그림 3. NID 기반 lead ADC의 항암 효과
NID 분석을 통해 선정된 CEACAM6 선택적 ADC인 h9738-vc-MMAE는 CEACAM6 양성 췌장암 세포에서 높은 효능을 보였습니다. 또한 Capan-1 이종이식 모델에서 용량 의존적으로 종양 성장을 억제하고, 고용량군에서 완전관해를 유도했습니다.