동국대 화공생물공학과 김교범 교수 연구팀과 연세대 정한성 교수 연구팀이 공동연구를 통해 지질기반의 생체재료를 활용, 표면개질 자연살해세포(Natural killer cell, NK cell)를 개발하고 이를 통해 고형암에 대한 면역 항암치료에 응용하는 데 성공했다고 밝혔다.

면역요법은 현재 여러 종류의 암 치료에서 가장 성공적이고 혁신적인 방법의 하나로 부각되고 있다.

그중에서도 특히 NK세포는 T 세포의 한계를 극복하며 종양 세포를 특이하게 식별하고 제거하는 독특한 능력을 지니고 있어 T 세포의 대안으로 주목받아 항암치료의 선봉에 서고 있다.

현재 키메라 항원 수용체 (CAR) 유전자 도입을 통해 제작되는 기능성 강화 표면개질 CAR-T 세포 및 CAR-NK세포 치료제는 현재 항암치료를 위해 환자에게 투여되고 있기도 하다.

CAR-NK 세포에 대한 관심과 수요가 높아지면서 CAR 기반 유전공학과 관련된 과제도 증가하고 있다.

유전자 조작 CAR 세포의 제조 과정은 형질감염 효율이 낮고, 돌연변이 발생으로 인해 생성된 NK세포의 본질적인 생물학적 활성이 저하될 수 있는 도전이 존재한다.

이에 연구팀은 유전자 조작 없이 NK세포 표면에 암세포 인식용 리간드를 제시할 수 있는 방법을 고안했다.

지질 기반의 생체소재는 세포막에 소수성 상호작용을 통해 부착될 수 있다. 연구팀은 암세포 표면에 과발현되어있는 CD44 수용체에 특이적으로 결합하는 생체고분자인 히알루론산에 지질을 결합한 소재를 개발하여 NK세포 표면개질에 적용했다.

그 결과 개발된 소재는 30분 만에 NK세포 표면을 성공적으로 개질하였으며, 표면개질 NK세포-암세포 간 면역 시냅스를 형성했다.

연구에서 개발된 표면개질 NK세포는 췌장암에 대해 일반 NK세포 대비 98%, 화학 항암제인 Gemcitabine 대비 88% 향상된 전임상 종양 억제 기능성을 보였다.

또한 표면개질 NK세포는 췌장암의 폐 전이 및 종양에 의한 신생혈관 형성을 성공적으로 억제하는 결과를 보였다.

김교범 교수는 "이 기술은 기존의 유전자 조작 기술이 필요로 하는 3주 이상 제조 공정 및 고난이도의 기술과 설비 없이 단순한 혼합만으로 30분 만에 면역세포의 표면을 효과적으로 변형할 수 있다“며 ”이러한 혁신적인 기술은 환자에게 부담되는 치료 비용을 낮추고 치료 과정을 간소화하는 데 기여할 것으로 예상되며, 면역항암 치료 분야에서 새로운 지평을 열 수 있을 것으로 기대된다“고 말했다.

한국연구재단의 기초연구실지원사업과 중견연구자지원사업의 지원으로 수행한 이번 연구결과는 재료 분야 국제학술지 'Small (IF 13.2)'에 게재됐다.