요약
항암면역치료에 최적화된 자연살해세의 3D 배양 구조체가 개발됐습니다. 자연살해세포(NK세포) 증식과 항암효과를 증진시키는 3차원 다공성 구조기반의 세포배양 스캐폴드(3D-ENHANCE)를 이용해 자연살해세포(NK세포) 기반의 면역세포치료제 발전에 큰 기여를 할 것으로 기대됩니다.
한국생명공학연구원 면역치료제연구센터 김태돈 박사팀이 자연살해세포(Natural Killer Cell, NK cell)의 증식과 항암 효과를 증진 시키는 3차원 다공성 구조를 가진 히알루론산(hyaluronic acid, HA) 기반의 세포배양 스캐폴드(3D-ENHANCE)를 개발했습니다. 스캐폴드는 주로 나노 및 중합체 물질로 이뤄진 세포배양을 지지할 수 있는 구조체인데요. 이는 향후 NK세포 기반의 면역세포치료제 발전에 큰 기여를 할 것으로 기대됩니다. 이 연구는 <Biomaterials>에 게재됐습니다.
NK세포, 왜 중요?
NK세포는 선천면역을 담당하는 세포로서 암세포나 바이러스 또는 세균에 감염된 세포들을 제거하는 면역세포로 알려져 있습니다. NK세포는 암세포를 인지하고 퍼포린, 그랜자임과 같은 효과물질들을 분비해 암세포의 사멸을 유도하거나 싸이토카인(cytokine)과 같은 면역 신호물질을 분비해 다른 면역세포의 활성을 조절하기도 합니다.
암 치료에 있어 면역세포치료제의 중요성이 나날이 대두되고 있으며 그 중 NK세포의 항암효과가 탁월하다고 보고되고 있습니다. 그러나 NK세포의 대량 증식이 어렵고 침투성이 낮아 고형암에서의 효과가 비교적 낮다는 게 한계였습니다.
본 연구팀은 NK 세포의 대량 증식이 가능하고 표적 치료가 가능한 생체 삽입형 소재의 3차원 세포배양 스캐폴드를 발굴했습니다. 이를 통해 NK 세포의 항암치료 효과를 증진 시킬 수 있다는 사실을 입증했습니다.
이번에 개발한 스캐폴드는 세포외기질(Extracellular matrix) 성분 중 하나인 히알루론산을 이용한 소재입니다. 생분해성을 가지고 히알루론산의 구조를 변형시킴으로써 생분해 속도를 조절할 수 있어 생체 내 잔존기간을 조절할 수 있습니다. 참고로 세포외기질이란 세포 밖에 존재해 세포와 밀접하게 연관된 고분자 구조체를 말합니다. 대표적으로 콜라겐이 있습니다.
2차원 말고 3차원 구조의 세포배양 스캐폴드에서 키웠더니..
3차원 다공성 구조를 가진 세포배양 스캐폴드 안에서 키운 NK세포는 일반적인 2차원적으로 키운 NK세포에 비해 세포 증식력, 생존력, 살상력, 싸이토카인 분비 능력 및 그에 필요한 유전자들의 발현 증가를 확인했습니다. 또한 3D 스캐폴드에서 배양시킨 NK세포를 혈액암 생쥐 모델에 주입했을 경우 일반 NK세포주입 생쥐에 비해 생존 기간이 크게 증가한 것을 확인했습니다.
뿐만 아니라 암세포에 대한 특이성과 살상력을 높인 CAR-NK치료제와 3D 세포배양 스캐폴드와의 융합으로, 그동안 효과가 미미했던 고형암에서도 뚜렷한 치료 효과를 입증했습니다.
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 감소한 것을 확인했습니다.
연구책임자인 김태돈 박사는 "이번 연구 성과는 다학제 융합 연구의 결실로서 성균관대학교 임용택 교수팀의 3D 나노물질과 한국기초과학지원연구원의 홍관수 박사팀의 생체내 영상기법이 항암 NK세포치료제 개발기술과 융합되어 이루어진 연구 결과"라며 "이렇게 새로이 개발된 면역세포배양 및 치료용 스캐폴드의 적용이 NK 세포 및 CAR-NK유전자치료제 기술에 대한 신개념을 제공함으로써, 향후는 화학요법, 면역조절 요법과 함께 병용 투여하거나 치료할 수 있는 다양한 형태의 융합기술 발전을 가속화시킬 것으로 기대한다"고 밝혔습니다.
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