항암 탁월한 NK세포 '3차원 배양구조체' 개발...대량증식·치료효과 우수

항암면역 NK세포(자연살해세포) 기반 면역세포치료제 발전에 기여할 것으로 주목되는 3차원 배양 구조체가 개발되었다. 

27일 한국생명공학연구원이 면역치료제연구센터 김태돈 박사팀이 자연살해세포의 증식과 항암효과를 증진시키는 3차원 다공성 구조의 세포배양 스캐폴드(3D-ENHANCE·세포배양지지 구조체)를 개발했다고 밝혔다.

자연 살해 세포(NK cell, Natural killer cell)는 체내의 1차 방어작용인 선천면역을 대표하는 면역세포로 비정상세포를 인지할 수 있는 다양한 수용체를 가지고 있기 때문에 암세포나 바이러스 감염세포 등을 특정 항원없이도 스스로 감지하고 즉각적으로 제거한다. 

암 치료에 있어서 NK세포의 항암효과가 탁월하다고 보고되고 있으나 대량 증식이 어렵고 침투성이 낮아 고형암에서의 효과가 비교적 낮다는 한계가 있다고 알려졌다. 

한국생명공학연구원은 NK세포의 대량 증식이 가능하고 표적치료가 가능한 생체 삽입형 소재의 3차원 세포배양 스캐폴드를 개발했으며, 이를 통해 NK세포의 항암치료 효과를 증진시킬 수 있다는 사실을 입증했다고 밝혔다. 

개발된 스캐폴드는 세포외기질(Extracellular matrix) 성분 중 하나인 히알루론산(hyaluronic acid·HA)을 이용한 소재로 생분해성을 가지며 히알루론산의 구조를 변형시켜 생분해 속도를 조절, 생체 내 잔존기간을 통제할 수 있다.

히알루론산은 사람의 몸속에 존재하는 다당류의 일종으로 면역세포의 증식(Proliferation)과 이동(Migration)에 긍정적인 영향을 준다고 한다. 히알루론산은 세포 증식 및 이동에 크게 기여하며, 평균 70kg의 사람은 체내에 대략 15g의 히알루론산이 들어있다고 한다.

연구원은 3차원 다공성 구조를 가진 세포배양 스캐폴드 안에서 키운 NK세포는 2차원적으로 키운 NK세포에 비해 세포 증식력, 생존력, 살상력, 사이토카인 분비능력 및 그에 필요한 유전자들의 발현 증가가 우수하다고 설명했다. 

또한 혈액암 생쥐 모델을 주입하면 일반 NK세포 주입 생쥐에 비해 생존 기간이 크게 증가하는 것을 확인했으며, 고형암에서 뚜렷한 치료 효과를 얻을 수 있다는 사실도 입증했다고 한다. 

그러면서 연구원은 실제 종양세포를 주입해 고형암으로 키운 뒤 절제한 생쥐에 CAR-NK 세포와 일반 NK세포가 배양된 스캐폴드를 삽입한 결과, CAR-NK 세포가 배양된 스캐폴드를 이식한 생쥐에서 암세포의 전이가 크게 감소하는 것으로 확인됐다고 한다.

김태돈 박사는 "새로 개발된 면역세포배양 및 치료용 스캐폴드의 적용이 NK세포 및 CAR-NK유전자치료제 기술에 대한 신개념을 제공할 것이며, 향후 화학요법·면역조절 요법과 함께 병용 투여하거나 치료할 수 있는 다양한 형태의 융합기술 발전을 가속화시킬 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구 결과는 바이로 분야 학술저널 '바이로머터리얼즈' 4월 10일자에 'A three-dimensional hyaluronic acid-based niche enhances the therapeutic efficacy of human natural killer cell-based cancer immunotherapy'라는 논문 제목으로 게재됐다. 

포인트경제 김지연 기자