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나노젤로 독성 영향 제거하는 'T세포 기반 치료법' 개발
등록일 : 2018-07-26 16:55 | 최종 승인 : 2018-07-26 16:55
고진아
▲Anti-OX40 항체와 결합 된 CpG를 이용한 암 면역 요법의 이미지도(출처=셔터스톡)

[메디컬리포트=고진아 기자] 면역 요법은 신체의 자연적인 방어 기능이 악성 세포를 파괴하도록 자극하는 암 치료법이다. 이 치료법은 그러나 일부 문제점들로 인해 논란의 중심에 서 있다. 이런 가운데 최근 한 연구에서 건강한 세포에 독성 영향을 미치지 않으면서 효과를 발휘할 수 있는 방법이 개발돼 큰 주목을 받고 있다.

스위스 로잔연방공대(EPFL)와 미국 MIT가 공동으로 수행한 이번 연구는 암에 대한 '입양세포치료(ACT, Adoptive Cell Therapy)' 개발이 목적으로, 치료에는 T세포의 자극과 나노 기술 응용 등이 포함됐다. 나노 기술 활용은 실험적 치료의 효능과 안전성을 보장했다는 평가를 받는다.

ACT와 사이토카인

지난 수 년간 과학자들은 더 나은 치료법 개발을 위해 면역 요법에 대한 연구와 혁신을 수행해왔다. 그러나 기존의 다양한 면역 요법 모델들은 독성으로 인해 빈번히 실패하며 교착상태에 빠졌었다. 치료법에 포함되는 물질이 잠재적으로 환자에게 부작용을 유발할 수 있기 때문. 그러나 여러 암을 치료할 수 있다는 잠재성에, 여전히 많은 연구가 진행중이다.

면역 요법의 독성에 관한 문제를 해결하기 위해 MIT와 EPFL의 연구팀은 세포 치룔르 위한 나노 입자 젤을 개발했다. 이 젤은 특정 물질을 어디에 적용해야 하는지, 언제 방출해야 하는지를 통제하는데 사용되는 단백질로 만들어졌다. 이 단백질과 물질은 사이토카인의 한 형태로, IL-15SA(interleukin-15 super-agonist complex)라 불린다.

이 IL-15SA는 자연살해세포(NK세포) 및 T세포의 발달 및 기능, 그리고 유지에 중요한 역할을 한다. 사이토카인은 이러한 세포가 종양 세포 및 바이러스, 감염 세포와 같은 신체의 외래 미생물 혹은 비정상 세포를 식별하고 인식해 표적화할 수 있도록 하는데, 이를 바탕으로 과학자들은 암과 싸우기 위한 IL-15SA를 기반으로 한 치료법을 연구하고 있다.

이번 실험에서 연구팀은 환자의 T세포 샘플을 수집한 후 수정, 재주입해 악성 세포와 싸울 수 있는 세포 치료법을 형성했다. 수정된 T세포는 사이토카인으로 가득찬 주머니를 운반하고 종양과 일단 접촉하면 파열되도록 설계됐다. IL-15SA 분자는 나노젤 형태의 특정 배열을 통해 함께 결합되어 있는데, 이들은 CD45 항체를 사용해 T세포의 표면에 사이토카인의 주머니를 부착하는 역할을 한다. 그럼 이 주머니는 면역 세포가 적절한 신호를 보낼때까지 그대로 붙어있는다.

▲T세포 기반의 나노젤을 활용한 면역 요법은 독성을 제거해 환자의 고통을 줄여줄 수 있다.

사이토카인으로 가득찬 T세포의 역할

일단 세포들이 다시 체내로 되돌아가면, T세포는 암세포의 표면에서 발견되는 특정 항원을 통해 종양의 존재를 감지할 수 있게 된다. 그리고 자동으로 T세포 수용체(TCR)이 활성화시켜 산화 환원(Reduction Oxidation)이라는 화학 반응을 일으킨다. 그럼, 산화 환원 반응은 세포에서 전자 교환이 주머니를 파열시키면서 많은 양의 IL-15SA를 면역 세포에 방출하는 동안, 주변 환경으로 이동하는데, 사이토카인은 T세포가 이 모든 의무를 수행할 수 있도록 한다.

연구팀은 암 세포가 면역 세포를 무력화시켜 통제없이 증식할 수 있다는 사실하에, 이러한 새로운 전략을 채택했다. 사이토카인 주머니는 면역 세포의 전투 능력을 회복시켜 악성 세포를 죽일 수 있게 하기 때문에 효과적이다. 게다가 독성 부작용 가능성을 줄이는 사이토카인을 운반하는 다른 매개체도 포함되지 않는다.

이번 연구의 수석 저자이자 EPFL 바이오 물질 연구소장인 리 탕은, 각 입자는 100%의 활성 물질을 함유하고, 캡슐화를 통해 얻은 것은 10%만 달성됐다고 전했다. 즉, 운반자가 약물에 영향을 줄 위험이 없다는 의미다. 그러면서 약물은 병든 세포에만 전달되며 건강한 조직에는 아무 일도 일어나지 않았다며, T세포 주머니에 있는 사이토카인은 건강한 조직에서 방출되거나 부작용을 일으키지 않을 것이라고 설명했다.

지난해 이후로 T세포에 기초한 2가지 유형의 면역 요법이 상용화 되면서, 백혈병이나 림프종에 대해 효과를 보인 것으로 나타나고 있다. 연구팀은 이 두 치료법을 개선해 고형 종양을 포함한 다른 종류의 암에도 적용하기를 기대하고 있다.

▲암세포를 공격하는 T세포(출처=셔터스톡)

암세포가 면역 세포를 피하는 방법

지난 2013년 워싱턴대 의과 대학의 연구팀은 종양이 당분을 사용해 면역 세포의 공격을 막는다고 발표한 바 있다. 체내에 있는 높은 수준의 당분은 인터페론 감마(interferon gamma)의 생성을 감소시키는데, 인터페론 감마는 감염이나 암과 싸우기 위한 필수 화합물이다.

또 다른 방법은 NLRC5 유전자의 기능을 차단하는 것이다. 텍사스의 A&M 대학 연구팀이 조사한 바에 따르면, 재조직된 유전자 및 종양의 돌연변이로 인해 이 유전자의 수를 줄여 T세포를 피할 수 있는 능력을 부여받는다.

이런 가운데, MIT와 EPFL의 새로운 연구는 T세포 기반의 독성 없는 치료를 가능케해, 빠르게 확산하는 암세포로 고통받는 환자들을 도울 수 있을 것으로 기대된다.

[메디컬리포트=고진아 기자]

[메디컬리포트=고진아 기자]

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