항암면역 치료에 최적화된 자연살해세포 '3D 배양 구조체' 개발

생명연구원, 3차원 NK세포배양 스캐폴드 개발, 고형암 치료효과 입증

미래형 항암병용치료의 가능성 제시…국제 학술지에 논문 게재

[대전=뉴시스] 3차원 다공성 구조를 가진 히알루론산 (hyaluronic acid) 기반의 세포배양 스캐폴드 (3D-ENHANCE) 제작 과정.

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 항암면역 치료에 최적화된 자연살해세포(NK cell)의 3차원(3D) 배양 구조체가 개발됐다.

한국생명공학연구원은 면역치료제연구센터 김태돈 박사팀이 자연살해세포(NK Cell)의 증식과 항암효과를 증진시키는 3차원 다공성 구조의 세포배양 스캐폴드(3D-ENHANCE·세포배양지지 구조체)를 개발했다고 27일 밝혔다.
 
향후 NK세포 기반 면역세포치료제 발전에 기여할 것으로 주목받는 이번 연구 결과는 바이오소재 분야 학술저널인 '바이오머티어리얼즈(Biomaterials, IF 10.273)' 4월10일자에 게재됐다. (논문명:A three-dimensional hyaluronic acid-based niche enhances the therapeutic efficacy of human natural killer cell-based cancer immunotherapy)
 
 NK세포는 선천면역을 담당하는 세포로 암세포나 바이러스 또는 세균에 감염된 세포들을 제거하는 면역세포로 알려져 있다.

암 치료에 있어 NK세포의 항암효과가 탁월하다고 보고되고 있으나 NK세포의 대량 증식이 어렵고 침투성이 낮아 고형암에서의 효과가 비교적 낮다는 한계가 있다.

이번 연구서 생명연은 NK세포의 대량 증식이 가능하고 표적치료가 가능한 생체 삽입형 소재의 3차원 세포배양 스캐폴드를 개발, 이를 통해 NK세포의 항암치료 효과를 증진시킬 수 있다는 사실을 입증했다.

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.

 히알루론산(Hyaluronic acid)은 사람의 몸속에 존재하는 다당류의 일종으로 면역세포의 증식(Proliferation)과 이동(Migration)에 긍정적인 영향을 준다고 알려져 있다.

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

또 연구원은 3D 스캐폴드에서 배양시킨 NK세포를 혈액암 생쥐 모델에 주입하면 일반 NK세포주입 생쥐에 비해 생존 기간이 크게 증가하는 것을 확인했다.

특히 암세포에 대한 특이성과 살상력을 높인 CAR-NK치료제와 3D 세포배양 스캐폴드와 융합시켜 그동안 효과가 미미했던 고형암에서도 뚜렷한 치료 효과를 얻을 수 있다는 사실도 입증했다.

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 확인됐다.

 연구책임자인 김태돈 박사는 "이번 연구성과는 다학제 융합연구의 결실로 성균관대학교 임용택 교수팀의 3D 나노물질과 한국기초과학지원연구원의 홍관수 박사팀의 생체내 영상기법이 항암 NK세포치료제 개발기술과 융합돼 이뤄졌다"고 연구과정을 설명했다.

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


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