치료용 올리고뉴클레오타이드(therapeutic oligonucleotides)인 small interfering RNAs (siRNAs) 및 antisense oligonucleotides(ASOs)는, 많은 암에서 핵심 동인인 변이 KRAS를 포함한 병인성 유전자의 억제에 대해 유망한 가능성을 지닌다. 그러나 이러한 물질의 전신 투여는 빠른 분해와 낮은 세포 내 유입으로 인해 어려움이 있다. 지질 나노입자(lipid nanoparticles)와 같은 기존 전달 시스템은 안전성, 간 외(extrаhepatic) 전달, 그리고 엔도좀-리소좀(endolysosomal) 분해를 회피하는 데 한계를 보인다. 이러한 한계를 해결하기 위해, 우리는 생체 내에서 CD47 매개 올리고뉴클레오타이드 전달을 위한 세포외 소포(extracellular vesicle, EV) 기반 전달 플랫폼을 개발하고 평가하였다. 생체적합성으로 알려진 EV를 공학적으로 조작하여 표면에 SIRPα 막 단백질을 표시하도록 했으며, 이를 통해 CD47 표적화 SIRPα-EVs(S-EVs)를 제작하였다. S-EVs는 생체 내 영상 시스템, 유세포 분석, 생체 내(intravital) 실시간 영상 촬영을 통해 확인한 바와 같이, 염증 부위 및 종양 부위를 포함하는 CD47 과발현 병리 조직에 우선적으로 축적되도록 설계되었다. 일관된 올리고뉴클레오타이드 캡슐화와 배치 간 안정성을 확보하기 위해, 콜레스테롤 기반의 외인성 로딩(exogenous loading) 기법을 사용하였다. 기전적으로 S-EVs는 CD47 매개 엔도사이토시스를 통해 표적 세포에 유입되어 엔도좀-리소좀 분해를 우회하면서 올리고뉴클레오타이드를 효율적으로 전달하였다. 우리의 결과는 S-EVs가 CD47 과발현 조직에 선택적으로 축적되며, 지질 기반 트랜스펙션 시약 또는 순진(naïve) EV보다 올리고뉴클레오타이드를 더 효율적으로 전달하여 치료 효능을 유의미하게 향상시킴을 보여주었다. LPS 유도 염증 모델에서 전신 투여 시, NLRP3-ASO로 로딩된 S-EVs는 순진 EV보다 염증을 효과적으로 감소시켰다. KRAS 변이 종양 모델에서는 KRAS siRNA-로딩 S-EVs(siKRAS-S-EVs)가 종양 조직에서 KRAS 발현을 억제하고 종양 미세환경으로 CD8+ T 세포의 침윤을 증가시켜 유의미한 항종양 효과를 나타냈다. PD-1 차단 치료와 병용했을 때, siKRAS-S-EVs는 생존을 크게 개선하여, 투여 동물의 60%에서 완전한 종양 관해가 달성되었다. 이러한 결과는 병리 조직에 대한 선택적 표적화와 엔도좀-리소좀 분해를 우회한 치료용 올리고뉴클레오타이드의 효율적 세포 내 전달을 가능하게 하는 CD47 매개 EV 전달의 장점을 강조한다. 본 연구는 암 및 기타 CD47 과발현 질환을 치료하기 위한 차세대 시스템으로서 EV 기반 CD47 매개 전달 플랫폼의 잠재력을 보여주며, 기존 치료 접근의 한계를 해결할 수 있음을 시사한다. 인용 형식: Min Kyoung Jo, Yewon Jeong, Yoon Kyoung Kim, Seok Ho Song, Hyemin Joo, Yoonjeong Choi, Inkyu Lee, Minjeong Kwon, Gi Beom Kim, In-San Kim, Gi-Hoon Nam. In vivo CD47-mediated targeted oligonucleotide delivery for endolysosomal escape in cancer treatment [abstract]. In: Proceedings of the American Association for Cancer Research Annual Meeting 2025; Part 1 (Regular Abstracts); 2025 Apr 25-30; Chicago, IL. Philadelphia (PA): AACR; Cancer Res 2025;85(8_Suppl_1):Abstract nr 476.

폐동맥고혈압(PAH)은 내피 기능장애, 혈관 리모델링, 폐동맥 폐쇄를 특징으로 하는 중증 질환으로, 결과적으로 우심실 비대와 심부전으로 이어진다. 아펠린 펩타이드는 혈관 항상성에서의 핵심적 역할로 인해 유망한 치료 후보로 주목받고 있으나, 작용제(agonist)로서의 효능은 병변 부위 특이적 표적화의 불충분함과 체내 안정성의 미흡함으로 제한된다. 본 연구에서는 PAH 병변에 정밀하게 아펠린을 전달하기 위한 공학화된 세포외 소포(extracellular vesicle, EV) 플랫폼을 개발하여 치료 효과를 극대화하였다. 제2형 막관통 단백질인 인터페론 유도 단백질 3(interferon-induced transmembrane protein 3, IFITM3)를 사용하여, C-말단이 완전히 노출되도록 EV 표면에 아펠린 펩타이드를 지향시킴으로써 아펠린 수용체와의 기능적 상호작용에 필수적인 결합 인터페이스를 보존하였다. 표적 특이성을 추가로 향상시키기 위해, PAH 엔도텔리얼 세포에서 과발현되는 헤파란 설페이트에 선택적으로 결합하는 PAH-표적 펩타이드 CARSKNKDC(CAR)를 IFITM3-아펠린 스캐폴드에 통합하여 CAR-아펠린 EV를 제작하였다. 이러한 이중 공학화 EV는 PAH 모델에서 탁월한 표적화와 치료 효능을 보여주었다. CAR-아펠린 EV는 병적 혈관 리모델링을 유의하게 역전시키고 우심실 수축기 혈압과 비대가 감소하는 등 심장 기능을 개선하였다. 본 연구 결과는 CAR-아펠린 EV를 전환적 치료 전략으로 정립하며, PAH 치료에서의 핵심적인 미충족 요구를 충족할 수 있는 표적화되고 효과적인 접근법을 제공한다.