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.

배경: 삼중음성 유방암(triple-negative breast cancer, TNBC)은 복잡한 특성과 보다 효과적인 치료의 필요성으로 인해 고유한 어려움을 제기한다. 최근 연구에서는 TNBC 치료에서 파클리탁셀(paclitaxel, PTX)과 프로그램된 세포사멸 단백질 1(programmed cell death protein-1, PD-1) 차단을 병합했을 때 고무적인 결과가 보고되었으나, 이러한 향상된 결과의 정확한 기전은 명확하지 않다. 방법: 본 연구는 공간 전사체(spatial transcriptomics)와 단일세포 RNA 염기서열분석(single-cell RNA sequencing) 데이터를 TNBC 환자에서 통합적으로 분석하여, PTX와 PD-1 차단의 병합이 TNBC 환자에서 더 나은 반응을 보인 이유를 규명하고자 하였다. 우리는 PTX의 수용체인 톨유사수용체 4(toll-like receptor 4, TLR4)와 종양 미세환경 내 종양관련 대식세포(tumor-associated macrophages, TAMs)에서 교차제시(cross-presentation) 신호전달 경로를 조절하는 역할에 주목하였다. 환자 유래 데이터로부터 얻은 통찰을 바탕으로, 면역억제성 골수 유래 대식세포(immunosuppressive bone marrow-derived macrophages, iBMDMs)를 사용한 시험관 내(in vitro) 실험을 수행하여 PTX가 교차제시 및 탐식(phagocytosis) 활성에 미치는 영향을 검증하였다. 이후 본 연구를 TNBC의 생체 내(in vivo) 마우스 모델로 확장하여, PTX가 TAM의 교차제시 능력에 미치는 효과와 그 하위 결과로 CD8+ T 세포 매개 면역반응에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 결과: TNBC 환자 데이터의 분석 결과, TLR4 및 교차제시 신호전달 경로의 활성화는 PTX의 항종양 효능에 핵심적임이 드러났다. 시험관 내 연구에서는 PTX 처리 시 iBMDM의 교차제시 능력이 향상됨을 보였다. 생체 내 실험에서는 PTX가 TAM에서 TLR4 의존적 교차제시를 활성화하여 CD8+ T 세포 매개 항종양 반응을 개선하였다. 또한 PTX가 항종양 면역을 촉진하는 효능은 PD-1 차단과 병합했을 때 유도되었으며, 이는 상호보완적 상호작용을 시사한다. 결론: 본 연구는 PTX가 TNBC 치료에서 PD-1 억제제의 효과를 어떻게 증대시키는지 보여준다. 우리는 PTX가 TAM에서 TLR4 신호를 활성화함을 확인하였다. 이러한 활성화는 이들의 항원 제시 능력을 강화하여 CD8+ T 세포의 항종양 반응을 증진시킨다. 본 연구 결과는 TNBC에서 PTX의 면역조절 역할을 밝힘과 동시에, 면역치료 접근에서 TAM의 항원 제시 능력을 표적화할 가능성을 강조한다.

본 연구에서 세포외 소포체(extracellular vesicles, EVs)는 단순한 세포 노폐물 처리 시스템을 넘어서는 것으로 재해석되어, 암 면역치료에 재목적화(repurposed)되었다. 통상적으로 세포 잔해로 간주되는 변성 단백질(misfolded proteins, MPs)을 탑재한 강력한 온콜리틱(oncolytic) EV인 bRSVF-EVs를 제작하였다. bafilomycin A1로 리소좀 기능을 저해하고 호흡기세포융합바이러스 F 단백질(respiratory syncytial virus F protein)을 발현하여, 바이러스 융합 인자(viral fusogen)인 RSVF를 발현하는 EV에 MPs가 성공적으로 적재되도록 하였다. bRSVF-EVs는 핵놀린(nucleolin) 의존적 방식으로 이종(외래) 항원을 암세포막에 우선적으로 이식하여 선천 면역 반응을 유도한다. 또한 bRSVF-EV 매개로 MPs를 암세포의 세포질(cytoplasm)로 직접 전달하면, 소포체 스트레스(endoplasmic reticulum stress)와 면역원성 세포사멸(immunogenic cell death, ICD)을 개시한다. 이러한 작용 기전은 생쥐(마우스) 종양 모델에서 실질적인 항종양 면역 반응을 야기한다. 특히 PD-1 차단과 병용 시, bRSVF-EV 처치는 강력한 항종양 면역을 유도하여 생존 기간의 연장과 일부 경우 완전한 관해(complete remission)를 초래한다. 종합하면, 종양 표적 온콜리틱 EV를 이용하여 암세포에서 ICD를 유도하기 위해 MPs를 직접 세포질로 전달하는 전략은 지속적인 항종양 면역을 강화하기 위한 유망한 접근임을 본 연구 결과가 보여준다.

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.

배경: 삼중음성 유방암(triple-negative breast cancer, TNBC)은 복잡한 특성과 보다 효과적인 치료의 필요성으로 인해 고유한 어려움을 제기한다. 최근 연구에서는 TNBC 치료에서 파클리탁셀(paclitaxel, PTX)과 프로그램된 세포사멸 단백질 1(programmed cell death protein-1, PD-1) 차단을 병합했을 때 고무적인 결과가 보고되었으나, 이러한 향상된 결과의 정확한 기전은 명확하지 않다. 방법: 본 연구는 공간 전사체(spatial transcriptomics)와 단일세포 RNA 염기서열분석(single-cell RNA sequencing) 데이터를 TNBC 환자에서 통합적으로 분석하여, PTX와 PD-1 차단의 병합이 TNBC 환자에서 더 나은 반응을 보인 이유를 규명하고자 하였다. 우리는 PTX의 수용체인 톨유사수용체 4(toll-like receptor 4, TLR4)와 종양 미세환경 내 종양관련 대식세포(tumor-associated macrophages, TAMs)에서 교차제시(cross-presentation) 신호전달 경로를 조절하는 역할에 주목하였다. 환자 유래 데이터로부터 얻은 통찰을 바탕으로, 면역억제성 골수 유래 대식세포(immunosuppressive bone marrow-derived macrophages, iBMDMs)를 사용한 시험관 내(in vitro) 실험을 수행하여 PTX가 교차제시 및 탐식(phagocytosis) 활성에 미치는 영향을 검증하였다. 이후 본 연구를 TNBC의 생체 내(in vivo) 마우스 모델로 확장하여, PTX가 TAM의 교차제시 능력에 미치는 효과와 그 하위 결과로 CD8+ T 세포 매개 면역반응에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 결과: TNBC 환자 데이터의 분석 결과, TLR4 및 교차제시 신호전달 경로의 활성화는 PTX의 항종양 효능에 핵심적임이 드러났다. 시험관 내 연구에서는 PTX 처리 시 iBMDM의 교차제시 능력이 향상됨을 보였다. 생체 내 실험에서는 PTX가 TAM에서 TLR4 의존적 교차제시를 활성화하여 CD8+ T 세포 매개 항종양 반응을 개선하였다. 또한 PTX가 항종양 면역을 촉진하는 효능은 PD-1 차단과 병합했을 때 유도되었으며, 이는 상호보완적 상호작용을 시사한다. 결론: 본 연구는 PTX가 TNBC 치료에서 PD-1 억제제의 효과를 어떻게 증대시키는지 보여준다. 우리는 PTX가 TAM에서 TLR4 신호를 활성화함을 확인하였다. 이러한 활성화는 이들의 항원 제시 능력을 강화하여 CD8+ T 세포의 항종양 반응을 증진시킨다. 본 연구 결과는 TNBC에서 PTX의 면역조절 역할을 밝힘과 동시에, 면역치료 접근에서 TAM의 항원 제시 능력을 표적화할 가능성을 강조한다.

본 연구에서 세포외 소포체(extracellular vesicles, EVs)는 단순한 세포 노폐물 처리 시스템을 넘어서는 것으로 재해석되어, 암 면역치료에 재목적화(repurposed)되었다. 통상적으로 세포 잔해로 간주되는 변성 단백질(misfolded proteins, MPs)을 탑재한 강력한 온콜리틱(oncolytic) EV인 bRSVF-EVs를 제작하였다. bafilomycin A1로 리소좀 기능을 저해하고 호흡기세포융합바이러스 F 단백질(respiratory syncytial virus F protein)을 발현하여, 바이러스 융합 인자(viral fusogen)인 RSVF를 발현하는 EV에 MPs가 성공적으로 적재되도록 하였다. bRSVF-EVs는 핵놀린(nucleolin) 의존적 방식으로 이종(외래) 항원을 암세포막에 우선적으로 이식하여 선천 면역 반응을 유도한다. 또한 bRSVF-EV 매개로 MPs를 암세포의 세포질(cytoplasm)로 직접 전달하면, 소포체 스트레스(endoplasmic reticulum stress)와 면역원성 세포사멸(immunogenic cell death, ICD)을 개시한다. 이러한 작용 기전은 생쥐(마우스) 종양 모델에서 실질적인 항종양 면역 반응을 야기한다. 특히 PD-1 차단과 병용 시, bRSVF-EV 처치는 강력한 항종양 면역을 유도하여 생존 기간의 연장과 일부 경우 완전한 관해(complete remission)를 초래한다. 종합하면, 종양 표적 온콜리틱 EV를 이용하여 암세포에서 ICD를 유도하기 위해 MPs를 직접 세포질로 전달하는 전략은 지속적인 항종양 면역을 강화하기 위한 유망한 접근임을 본 연구 결과가 보여준다.

세포외 소포체(EVs)는 지질 이중층에 결합된 형태로 세포로부터 자연적으로 분비되는 나노소포이다. 크기가 200 nm인 부분 집단인 소형 세포외 소포(small extracellular vesicles, sEVs)는 여러 측면에서 매력적이다. sEVs는 처음에는 단순한 노폐물 수거 용도로만 여겨졌으나, 세포 간 신호전달 및 소통과 같은 다른 생물학적 기능들이 밝혀졌다. 이처럼 주목할 만한 생물학적 기능뿐 아니라, sEVs는 미래의 약물 양식으로서 다음과 같은 중대한 장점을 지닌다: (i) 우수한 생체적합성, (ii) 높은 안정성, (iii) 약물로 다루기 어려운 거대분자를 화물(cargo)로 운반할 잠재력. 실제로 다수의 바이오제약 기업들이 sEVs를 진단 바이오마커뿐 아니라 치료 약물로 활용하고 있다. 그러나 모든 초기 분야가 그렇듯, sEV 치료제의 임상적 전환(clinical translation)에는 한계와 장애가 존재한다. 본 총설에서는 다양한 유형의 sEV 치료제, 향후 개선 방향, 그리고 대규모 생산을 위한 현재의 전략을 요약한다.

세포외 소포(extracellular vesicles, EVs)는 합성 나노입자에 비해 우수한 생체적합성, 면역 관용성, 조직 친화성을 갖춘 유망한 자연 유래 나노전달체로 부상하였다. 그러나 세포 내 흡수가 효율적임에도 불구하고, EV 기반 치료제의 임상적 전환은 비효율적인 엔도좀 탈출(endosomal escape)로 인해 근본적으로 제약되며, 이는 기능성 세포질 전달을 달성하기 위한 주요 병목으로 남아 있다. 이러한 과제를 해결하기 위해 펩타이드 및 폴리머로의 분리 후 표면 장식, 융합성(fusogenic) 단백질 및 채널 형성 모듈의 유전적 도입, 막 지질 조성의 생물물리학적 재구성 등 다양한 공학적 전략이 개발되어 왔다. 이러한 변형은 막 융합을 증진하고 엔도좀 막의 불안정화를 촉진함으로써 세포 내 전달을 향상시키는 것을 목표로 한다. 동시에, 고도화된 정량 분석법의 개발은 엔도좀 탈출 효율을 보다 정확하게 평가할 수 있게 하였다. 본 총설은 엔지니어링 접근법과 분석 방법론의 최근 발전을 요약하고, EV 기반 치료제의 임상적 잠재력을 실현하기 위해 생물학적 및 제조상의 난관을 극복하기 위한 향후 전망을 논의한다.

암 치료법 가운데 면역관문차단(immune checkpoint blockade, ICB)은 종양에 대한 항종양 면역 반응을 실질적으로 향상시키는 주요 접근법으로 부상하였다. 그러나 ICB의 효능은 종양 미세환경 내에 기존의 면역 반응이 없는 경우에 흔히 제한된다. 본 연구에서는 인공 3차 림프조직(artificial tertiary lymphoid structures, aTLS)의 형성을 촉진하기 위해 설계된 새로운 계층적 단백질 하이드로겔 플랫폼을 소개하며, 이를 통해 ICB 효능을 개선하고자 하였다. 자가조립 페리틴 단백질 나노케이지, rec1-resilin 단백질, 그리고 CP05 펩타이드를 통합함으로써, 이러한 계층적 하이드로겔은 구조적으로 지지력을 제공하는 동시에 기능적으로 적응 가능한 지지체로서, 완만한 열 처리에 반응하여 필요에 따라 자기수복을 수행할 수 있다. CP05 펩타이를 통해 세포외 소포(extracellular vesicles, EVs)를 효과적으로 캡슐화함으로써, 계층적 하이드로겔 내에서 수정(배아) 중심(germinal center)과 유사한 구조를 갖는 aTLS 형성이 가능함을 확인하였다. 또한 ICB 치료와 병용 시, EV 탑재 계층적 하이드로겔은 종양 내에서도 TLS를 유도하여, ICB 내성 종양에 대한 면역 반응을 현저히 촉진함을 입증하였다. 이러한 생체활성 하이드로겔 플랫폼은 광범위한 면역치료를 강화하기 위한 다목적 도구를 제공하며, TLS를 넘어 복잡한 조직 구조를 지지하는 다른 프레임워크로의 잠재적 확장 적용 가능성을 지닌다.

급성 간부전(ALF)은 빠른 간세포 사멸과 간 재생의 장애로 인해 발생하는 생명을 위협하는 질환이다. 여기에서 우리는 고수율 및 고순도로 대량 생산이 가능한 3D 바이오리액터 공정을 통해 제조된, Signal Regulatory Protein Alpha(SIRP-EVs)를 발현하도록 공학적으로 설계된 세포외 소포가 손상된 세포를 표적하고 조직 회복을 촉진함으로써 유의한 치료 잠재력을 나타냄을 보여준다. SIRP-EVs는 네크롭토시스(necroptosis) 세포에 대한 핵심 억제 신호인 CD47을 차단하여, 사멸하는 간세포의 대식세포 매개 청소를 강화한다. 또한 중간엽 줄기세포로부터 재생 관련 화물을 전달하여, 대식세포를 간 재생을 지지하도록 재프로그래밍한다. 남성 동물 모델에서 SIRP-EVs는 간 손상 지표를 유의하게 감소시키고 생존율을 개선하여, 이중 기능의 치료 효능을 입증한다. 네크롭토시스의 해소와 재생을 지지하는 대식세포 재프로그래밍을 결합함으로써, SIRP-EVs는 간 기능을 회복하기 위한 유망한 플랫폼을 제공한다. 이러한 결과는 ALF 및 기타 염증-유발 질환에서의 EV 기반 체내 대식세포 재프로그래밍 치료제 개발을 뒷받침하며, 공학적 EV 치료제의 임상적 적용을 위한 길을 연다.

만성 상처는 종종 장기간의 염증, 손상된 혈관신생, 그리고 조절되지 않은 저산소 반응을 특징으로 하며, 이는 부분적으로 저산소유도인자-1 알파(hypoxia-inducible factor-1 alpha, HIF-1α)의 충분한 활성화가 이루어지지 않기 때문일 수 있다. 본 연구는 상처 치유를 촉진하기 위해 안정적이고 구성적으로 활성화된 HIF-1α의 형태(scHIF-1α)를 전달하는 인공화된 세포외 소포(EVs)의 가능성을 조사하였다. 소포의 상처 부위 잔류성을 향상시키기 위해 콜라겐 결합 도메인(CBD)을 EV에 통합하였고, 콜라겐 스펀지는 scHIF-1α EV의 지속적이고 국소적인 방출을 보장하는 지지체로 사용되었다. 시험관 내 연구에서 scHIF-1α EV는 상처 치유 과정에 관여하는 진피 섬유아세포, 내피세포, 각질형성세포(주요 세포)에서 세포 증식, 이동, 그리고 혈관신생을 유의하게 개선함이 입증되었다. 생체 내에서는 scHIF-1α EV가 절제 상처, 수술적 피부 피판, 당뇨병성 상처를 포함한 다양한 상처 치유 모델에서 상처 봉합을 촉진하고 조직 재생을 향상시키며 혈관신생을 촉진하였다. CBD의 통합은 EV 잔류성을 더욱 강화하여 치료 효과를 증폭시켰다. 이러한 결과는, 특히 콜라겐 기반 지속 방출 시스템과 결합된 scHIF-1α의 EV 전달이 만성 상처 치료를 위한 유망하고 환자 친화적인 치료 전략을 제공할 수 있음을 시사한다.