폐암이 뇌로 전이된 경우 기존 면역항암제 한 가지만으로는 효과가 제한적이지만, 두 가지를 함께 쓰면 뇌 안 종양 억제 효과가 뚜렷하게 높아진다는 연구 결과가 나왔다. 일본 교토대학교·나고야대학교 연구팀은 폐암 뇌전이 환자의 종양 조직 분석과 동물 실험을 통합해 그 이유를 처음으로 규명했다. 이번 연구는 뇌전이 종양이 면역세포의 접근 자체를 막는 특수한 환경을 가지고 있으며, 두 가지 면역항암제를 함께 쓰면 이 장벽을 허물 수 있다는 원리를 구체적으로 밝혔다는 점에서 주목받고 있다.

연구팀은 세 가지 방법으로 연구를 진행했다. 먼저 면역항암제인 니볼루맙(항PD-1 치료제)을 단독 투여한 폐암 환자군과, 니볼루맙과 이필리무맙(항CTLA-4 치료제)을 함께 투여한 환자군의 치료 결과를 비교했다. 이와 함께 폐암 뇌전이 수술로 얻은 환자 조직과 원래 폐 종양 조직을 나란히 분석해 면역 환경의 차이를 살펴봤다. 마지막으로 면역 기능이 정상인 생쥐에 폐암 세포를 주입해 뇌전이 상황을 재현하고, 면역항암제 단독과 병용 효과를 비교했다.

연구 결과는 세 가지 핵심 발견으로 요약된다. 첫째, 뇌전이 종양에는 폐 원발 종양에 비해 암세포를 직접 공격하는 면역세포가 훨씬 적었다. 이 면역세포가 많은 환자일수록 수술 후 생존 기간이 길었는데, 이는 면역세포 부족이 뇌전이 환자의 예후를 나쁘게 만드는 핵심 요인임을 보여준다. 둘째, 면역항암제 한 가지만 쓴 환자는 뇌전이가 있으면 없는 환자보다 병이 악화되지 않고 유지되는 기간이 유의미하게 짧았지만, 두 가지를 함께 쓴 환자에서는 이 차이가 사라졌다. 셋째, 생쥐 실험에서 두 약을 함께 쓴 경우는 뇌 안 종양 성장을 의미 있게 억제되고 생존 기간도 연장했다. 반면 면역세포를 미리 제거한 생쥐에서는 병용 치료 효과가 완전히 사라져, 면역세포가 병용 치료의 핵심 작동 주체임이 입증됐다.

이 결과들은 하나의 설명으로 이어진다. 뇌전이 종양은 면역세포가 들어오기 어려운 이른바 '면역 불모지'여서, 면역항암제 하나만으로는 효과가 제한적이다. 그러나 두가지 약을 함께 쓰면 면역세포가 뇌 종양 안으로 더 많이, 더 활발하게 침투하두록 유도할 수 있다. 나아가 면역세포들이 뭉쳐 종양 근처에 작은 면역 기지를 형성하는 것도 확인됐는데, 이 구조물이 형성되면 우리 몸이 암을 지속적으로 감시하고 공격하는 데 도움이 될 수 있다.

이번 연구의 제1저자인 교토대학교 호소야 가즈타카(Kazutaka Hosoya) 연구원은 "폐암이 뇌로 전이된 종양은 면역세포가 들어오기 어렵고 면역 집결지도 부족한 환경을 가지는데, 이것이 면역항암제 한 가지만으로는 효과가 제한되는 핵심 이유"라고 밝혔다. 이어 "두 가지 면역항암제 함께 쓰면 이 문제를 극복할 수 있다는 임상적·실험적 근거를 확인했으며, 이를 검증하는 대규모 임상시험이 필요하다"고 강조했다.

이번 연구 결과(Anti-PD-1 plus anti-CTLA-4 blockade overcomes immune exclusion in NSCLC brain metastases by enhancing CD8+ T cell responses and promoting tertiary lymphoid structure formation: 항PD-1과 항CTLA-4 병용 치료가 CD8+ T세포 반응 강화 및 면역 집결지 형성을 통해 비소세포 폐암 뇌전이의 면역 배제를 극복한다)는 2026년 7월 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 게재됐다.