혈관 질환 연구의 새로운 전망 제시: 혈관신생에 대한 새로운 인간화 마우스 모델

ANG2: 혈관 균형 유지 및 재구성의 핵심 조절자

Angiopoietin-2 (ANG2)는 ANGPT2 유전자에 의해 코딩되는 분비성 당단백질로, TIE2 수용체에 특이적으로 결합함으로써 혈관 안정성과 병적 재구성을 조절합니다. 기능적으로 ANG2는 이량체 형태로 작용하며, 혈관 과정에 대해 미묘하고 농도 의존적인 조절 기능을 수행합니다. VEGFA가 존재할 경우, 낮은 농도의 ANG2는 혈관신생을 촉진할 수 있습니다. 반면 높은 농도에서는 ANG2가 TIE2 수용체 신호 전달을 방해하여 혈관 안정성을 저하시켜 혈관 누출 및 염증 반응과 같은 특징적인 징후를 유도합니다.

이 복잡한 조절 메커니즘은 세 가지 구조적 도메인에 의해 뒷받침됩니다: TIE2 수용체 상호작용을 직접 매개하는 C말단의 프리브로닌 유사 도메인, 단백질 이량체화에 필수적인 중앙 코일드-코일 도메인, 그리고 단백질 분비 및 세포내 정위 조절을 담당하는 N말단 슈퍼패밀리 도메인. ANGPT2 유전자 발현의 비정상적 조절은 다양한 병리적 과정과 넓게 연관되어 있으며, 비정상적인 종양 혈관신생, 당뇨병성 망막병증에서의 미소혈관 손상, 만성 염증 상태에서의 비적응적 혈관 재구성 등이 포함됩니다.

그림 1. Ang/Tie 신호 전달 경로의 조절 메커니즘^[1]

VEGFA/ANGPT2: 혈관신생의 이중 조절 핵심

VEGFA (혈관내피성장인자 A)와 ANGPT2는 협동적인 분자 조율자로서 혈관신생을 조절합니다. VEGFA는 해당 수용체인 VEGFR2 (KDR/Flk-1)를 통해 직접적으로 내피세포의 증식과 이동을 유도합니다. 동시에 ANGPT2는 TIE2 신호 전달 경로를 세밀하게 조절함으로써 혈관 성숙과 안정성을 조절합니다. 이 둘은 중요한 "혈관신생 스위치" 메커니즘을 형성합니다: VEGFA는 새로운 혈관의 초기 분지 형성을 유도하고, ANGPT2는 이후 이 초기 구조의 최종 운명을 결정합니다—TIE2가 활성화되면 안정화되며, ANGPT2가 TIE2를 억제하면 퇴행하게 됩니다. 이들의 상호작용은 저산소 상태(예: HIF-1α를 통해 VEGFA 발현 증가)나 염증(예: TNF-α를 통해 ANG2 방출 유도)과 같은 미세환경 자극에 매우 민감하게 반응합니다.

VEGFA (혈관내피성장인자 A)와 ANGPT2는 협동적인 분자 조율자로서 혈관신생을 조절합니다. VEGFA는 해당 수용체인 VEGFR2 (KDR/Flk-1)를 통해 직접적으로 내피세포의 증식과 이동을 유도합니다. 동시에 ANGPT2는 TIE2 신호 전달 경로를 세밀하게 조절함으로써 혈관 성숙과 안정성을 조절합니다. 이 둘은 중요한 "혈관신생 스위치" 메커니즘을 형성합니다: VEGFA는 새로운 혈관의 초기 분지 형성을 유도하고, ANGPT2는 이후 이 초기 구조의 최종 운명을 결정합니다—TIE2가 활성화되면 안정화되며, ANGPT2가 TIE2를 억제하면 퇴행하게 됩니다. 이들의 상호작용은 저산소 상태(예: HIF-1α를 통해 VEGFA 발현 증가)나 염증(예: TNF-α를 통해 ANG2 방출 유도)과 같은 미세환경 자극에 매우 민감하게 반응합니다.

ANG2/VEGFA 타겟 치료제의 최신 발전

ANG2 경로의 본질적인 복잡성, 즉 혈관신생과 염증 모두에서 다면적이고 맥락 의존적인 역할을 특징으로 하며, 단일 요법의 내재적 한계를 드러냅니다. 이러한 생물학적 미묘함은 연구계가 병용 치료 전략으로 나아가게 만들었습니다. 예를 들어, VEGFA와 ANG2를 동시에 표적으로 삼는 이중항체 설계 또는 ANG2 억제제와 면역 체크포인트 차단제의 전략적 병용은 다중 경로 협동적 개입의 사례입니다. 이러한 혁신적인 접근법은 혈관 이상을 더 효과적으로 조절하고 면역 미세환경을 재구성함으로써 단일 요법 저항을 회피하고 임상 결과를 크게 향상시키는 것을 목표로 합니다.

2025년 기준, ANG2 및 VEGFA를 동시에 표적으로 삼는 치료제는 신생혈관성 안과 질환, 예를 들어 신생혈관성 노안성 황반변성(nAMD)과 당뇨병성 황반부종(DME)을 포함한 특정 고형암 적응증에서 여전히 임상적으로 중요한 위치를 차지하고 있습니다.

• 안과: 로슈의 Vabysmo (Faricimab), 이중 타겟 억제의 장점을 활용하여 2024년 시장에서 선도적인 위치를 차지하였으며, 글로벌 매출은 38.64억 스위스 프랑(약 46억 달러 미국 달러 기준)에 달했습니다 ^[3]. 지속적인 임상 효과는 축적된 실세계 데이터에 의해 지속적으로 확인되고 있습니다 ^[5]. 동시에 중국 제약 기업들, 특히 차이나 메디컬 시스템 홀딩스 리미티드는 유사한 사양의 4가지 항체를 빠르게 개발하고 있습니다. 이러한 새로운 나노항체 설계는 높은 친화도와 주사 빈도 감소 등의 특성을 지닙니다. 2024년 3월 기준, nAMD에 대한 임상 시험은 진행 중이며, 1상 시험을 성공적으로 완료한 후 2상 시험에 첫 번째 환자가 투여되었습니다 ^[4].

• 종양학: VEGF 및 ANG2 억제제를 PD-1 항체와 병용하는 등, 이중 타겟 억제는 종양 미세환경을 능동적으로 재구성하여 CD8+ T세포 침윤을 촉진함으로써 병용 면역요법 연구의 초점이 되고 있습니다 ^[2]. 이 전략은 치료 저항성이 있는 난치성 종양, 예를 들어 신경아교세포종에서 특히 유망하며, 치료 저항성을 극복하기 위한 상호작용 메커니즘을 집중적으로 탐구하고 있습니다.

현재까지 ANG2 및 VEGFA 타겟 치료제는 안과 치료에서 확고한 위치를 차지하고 있으나, 종양학 분야에서는 여전히 기전 해석과 임상적 돌파구가 지속되는 영역입니다.

항혈관신생 치료를 위한 새로운 도구: ANGPT2/VEGFA 인간화 마우스

임상 전 모델의 절실한 필요성을 해결하기 위해, 연구자들은 혁신적인 인간화 ANGPT2 및 VEGFA/ANGPT2 이중 인간화 마우스 모델을 개발하였습니다. 이러한 정교한 플랫폼은 정밀한 유전자 치환 기술을 활용하여 인간 단백질의 조절된 발현을 가능하게 하며, 단일 타겟 치료제의 평가를 위한 귀중한 도구를 제공합니다. 특히, 현행 이중항체 및 병용 요법의 효능을 평가하는 데 매우 관련성이 높은 실험 시스템으로서, 항혈관신생 치료 전략의 기존 한계를 극복하는 데 기여하고 있습니다.

이 정교하게 설계된 모델은 다음과 같은 면에서 뛰어난 활용성을 제공합니다:

1. 임상 전 검증 가속화: ANG2가 혈관 및 염증 질환 치료 타겟으로서의 임상적 의미를 신속하게 평가할 수 있도록 지원합니다.
2. 치료제 개발 촉진: 보다 강력하고 효과적인 VEGFA/ANGPT2 이중 타겟 치료제의 발견과 개발을 추진합니다.
3. 임상 효과 평가 최적화: 기존 및 신규 항혈관신생제에 대한 전임상 효능 평가의 효율성과 예측력을 향상시켜, 혁신적 약물 개발을 위한 견고한 전임상 지원을 제공합니다.

대표적 ANGPT2 인간화 모델의 검증 데이터

mRNA 발현 수준 검출: RT-qPCR 분석은 동형접합 B6-hANG2(ANGPT2) 마우스에서 인간 ANGPT2 유전자의 유의미한 발현과 동종 마우스 Angpt2 유전자의 완전한 부재를 명확히 보여주며, 성공적인 인간화를 확인합니다.

Western Blot 분석은 유전자형 대조군(WT) 및 B6-hANG2(ANGPT2) 마우스 혈장 모두에서 타겟 밴드의 존재를 확인하였습니다. 이는 인간-마우스 유전자 서열의 높은 동일성에 기인할 수 있으나, B6-hANG2(ANGPT2) 마우스는 WT 마우스보다 유의미하게 높은 ANG2 단백질 발현을 지속적으로 보였습니다.

단백질 수준 발현 검출 (ELISA):

ELISA 결과는 B6-hANG2(ANGPT2) 마우스의 혈청 및 혈장에서 인간 ANG2 단백질의 유의미하고 특이적인 발현을 확실히 확인하였으며, 두 샘플 유형 모두에서 일관된 단백질 수준이 관찰되었습니다. 특히, 유전자형 대조군(WT) 마우스에서는 인간 ANG2 단백질이 검출되지 않았으며, 인간 특이적 발현이 검증되었습니다.

망막 형질 및 전기망막도 검출 (ERG):

동형접합 B6-hANG2(ANGPT2) 마우스는 유전자형 대조군과 동일한 정상적인 안저 형태와 망막 OCT(광학간섭단층촬영) 결과를 보였습니다. 또한, 6주령 동형접합 B6-hANG2(ANGPT2) 마우스의 어두운 적응 상태(scotopic) 및 밝은 적응 상태(photopic)의 a파 및 b파 진폭은 유전자형 대조군과 거의 구분되지 않았으며, 인간화 모델에서 망막 기능과 구조가 보존되어 있음을 나타냅니다.

이 인간화 모델의 응용 분야 확장

종양학 및 안과 신생혈관 질환, 예를 들어 신생혈관성 노안성 황반변성(nAMD)과 당뇨병성 황반부종(DME)에 대한 기존의 활용 외에도, 이러한 유연한 인간화 모델은 다음과 같은 더 넓은 혈관 관련 질환 조사에 큰 잠재력을 지닙니다:

• 경화증 및 허혈성 질환: ANG2와 VEGFA가 플라크 형성, 혈관 폐색, 허혈 손상에 대한 반응에 미치는 정확한 역할을 규명합니다.
• 염증성 혈관 질환: 혈관염 및 패혈증 유도 혈관 기능 장애와 같은 질환의 병리생리학에서의 핵심적 역할을 탐구합니다.
• 상처 치유 및 조직 재생: 생리적 및 손상된 혈관 복구 과정과 조직 재생에 대한 기여를 조사합니다.
• 당뇨병 합병증: 망막병증을 넘어서, 당뇨병성 신장병 및 신경병과 같은 전신적 당뇨병 합병증에 미치는 영향을 평가합니다.

고급 모델을 귀하의 연구에 활용하기

이 정교한 인간화 마우스 모델은 혈관 질환의 이해와 치료를 가속화하고자 하는 연구자들에게 귀중한 자산이 될 수 있도록 설계되었습니다. 매우 임상적으로 관련성이 높은 플랫폼을 제공함으로써 강력한 전임상 연구를 촉진하고 복잡한 질병 기전에 대한 통찰을 심화시킵니다. 이러한 모델의 전체 잠재력을 탐색하고자 하는 분들께는, 전임상 연구 설계부터 상세한 형질 분석 및 병리학적 분석에 이르기까지 다양한 CRO 서비스에 대한 정보를 제공하고 있습니다. 이러한 자원은 리드 최적화, 후보물질 선정에 크게 기여하며, 궁극적으로 과학적 발견을 영향력 있는 치료적 해결책으로 전환하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

참고문헌

[1] Sha L, Zhao Y, Li S, Wei D, Tao Y, Wang Y. Ang/Tie 신호 전달 경로에 대한 통찰: 망막 및 망막하 혈관 질환 치료를 위한 또 다른 밝은 전망. J Transl Med. 2024 Oct 4;22(1):898. doi: 10.1186/s12967-024-05441-y. PMID: 39367441; PMCID: PMC11451039.

[2] Leong A, Kim M. Angiopoietin-2 및 TIE 경로를 항혈관신생 치료 및 면역요법의 치료 타겟으로 삼는 전략. Int J Mol Sci. 2020 Nov 18;21(22):8689. doi: 10.3390/ijms21228689. PMID: 33217955; PMCID: PMC7698611.

[3] F. Hoffmann-La Roche Ltd. 통신 첨부 표_2024 회계연도 매출 및 실적 [인터넷]. 바젤, 스위스: F. Hoffmann-La Roche Ltd.; 2025. Vabysmo 매출. 제공: https://roche.com/appendix-tables-fy-2024.pdf. 2025년 6월 7일 접근.

[4] China Medical System Holdings Limited. 2024년 연간 보고서. 홍콩: China Medical System Holdings Limited; 2024. [2025년 6월 7일 접근].

[5] Ferro Desideri L, Traverso CE, Nicolò M, Munk MR. 파리시맙을 이용한 당뇨병성 황반부종 및 신생혈관성 노안성 황반변성 치료. Pharmaceutics. 2023 May 5;15(5):1413. doi: 10.3390/pharmaceutics15051413. PMID: 37242655; PMCID: PMC10222467.