고비용 및 안전성 이슈 등 기존 암 면역세포치료 한계 극복 가능해져
T세포(암 면역세포치료용) 유전자 편집·조작 가능한 바이오칩 개발
미세액적 기반 암 면역세포치료제 생산 플랫폼 선보여
정아람 교수팀, 연구결과 국제학술지 ‘ACS Nano’ 게재

▲ 왼쪽부터 주병주 연구원(제1저자), 윤승규 의학과 교수, 정아람 바이오의공학부 교수

보건과학대학 바이오의공학부 정아람 교수 연구팀은 암 면역세포치료용 T세포 유전자 편집 및 조작이 가 능한 바이오칩을 개발했다. 이번 연구 결과는 나노과학 분야 국제 학술지 ‘ACS Nano(IF=14.588)’에 미국 현지시간 6월 18일자 온라인 게재됐다.
   
그동안 독성 항암제, 표적 항암제가 암 치료에 사용되고 있지만 궁극적인 암 완치에는 이르지 못하고 있는 것이 현실이다. 이에 새로운 대안으로 환자의 면역세포를 사용하여 암을 제거하는 ‘암 면역세포치료(cancer immuno-cell therapy)’가 최근 놀라운 효능으로 큰 주목을 받고 있다. 백혈병, 림프종 등 일부 혈액암에서의 완치 결과를 바탕으로 미국 FDA에서 승인받은 5가지의 암 면역세포치료제가 현재 암 치료에 사용 중에 있다.

보통 암 면역세포치료는 환자의 T세포를 분리한 후 암을 인지 및 공격 가능하게 하는 CAR(chimeric antigen receptor) 유전자를 T세포 안으로 넣고 이 세포들을 다시 환자에 주입함으로 치료가 이루어진다. 이때 유전자를 세포 안에 넣기 위하여 바이러스 사용하게 되는데 이로 인하여 발생되는 안전성의 문제와 낮은 생산량이 큰 단점으로 지적됐다. 또한 뛰어난 효과에도 불구하고 고가의 가격은 접근성에 있어서도 그 한계점이 분명하다.

이러한 한계점들을 근본적으로 해결하고자 정아람 교수팀은 미세액적(microdroplet)기반 암 면역세포치료제 생산 플랫폼을 개발했다. 해당 기술은 미세액적 속에서 물리적으로 세포막/핵막을 열어 효과적으로 유전자를 T세포 속으로 넣는 플랫폼 기술이다. 그 기술은 전달물질의 크기와 면역세포의 종류에 크게 구애받지 않는 특징이 있다. 또한 저비용으로 또 고효율로 유전자 전달이 가능한 높은 범용성을 증명했으며, 매우 적은 양의 핵산만을 사용하는 점에서 그 의미가 더욱 크다. 나아가 분당 백만 개 이상의 T세포를 대량으로 편집할 수 있는 높은 처리량을 고려했을 때 보고된 기술이 세포치료제 생산에 바로 사용될 수 있을 것이라 전망된다.

▲ 그림설명 : 미세액적 이용 세포치료제 생산 플랫폼의 모식도, 작동 원리 그리고 전달결과

논문의 제1저자인 주병주 연구원은 “미세유체기반 세포 내 물질전달은 세포 치료제 개발을 포함한 다양한 생명공학 연구에 응용 가능한 잠재력을 가진 기술”이라며 “이번 연구는 기존의 보고된 기술들보다 높은 T세포 형질전환 수율을 얻었다는 점에서 주목할 만한 성과”라고 연구 의의를 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단 개인연구지원사업과 고려대의 지원 아래 고려대 안암병원 진단검사의학과 윤승규 교수와의 공동 연구로 수행됐다.
* 논문 제목: Highly Efficient Transfection of Human Primary T Lymphocytes Using Droplet-Enabled Mechanoporation
* 논문 링크: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.0c10473 
* 저자정보: 주병주(고려대, 제1저자), 허정수(고려대), 김기범(고려대), 윤승규(고려대), 정아람(고려대, 교신저자)

커뮤니케이션팀 서민경(smk920@korea.ac.kr)