이웃집과학자

우리 몸에 선천적으로 존재하는 자연살해세포는 바이러스에 감염된 세포나 암세포를 선택적으로 인식한 후 즉각적으로 파괴합니다. 다른 면역세포와 달리 면역거부반응이 적어 건강한 사람의 세포를 환자에게 사용할 수 있는 등 여러 장점이 있죠. 때문에 암세포 표면의 이름표(항원, EGF Receptor)를 더 잘 읽을 수 있도록 이름표와 결합하는 암세포 인식강화 유전자(EGF Receptor -CAR)를 도입해 자연살해세포의 암세포에 대한 공격력을 높이려는 연구가 활발하게 진행되고 있습니다. 참고로 EGF Receptor는 악성 유방암세포의 표면에 많이 발현되는 표피생장인자 수용체를 말합니다.

하지만 자연살해세포의 자체방어기작 때문에 외부에서 인식강화유전자를 도입하기가 쉽지 않아 암세포와 보다 잘 싸울 수 있는 자연살해세포를 만드는 데 어려움을 겪고 있었습니다. 기존 바이러스를 이용해 암세포 인식강화 유전자를 자연살해세포 내로 전달하려는 방식은 바이러스를 매개체로 한다는 점에서 안전성 측면에서 다소 불리하며 자연살해세포가 바이러스를 공격하여 전달 효율을 높이는 데 한계가 있었는데요.

한국연구재단이 차의과학대학교 박경순, 박우람, 한동근 교수 공동 연구팀에서 암세포에 구멍을 내 죽이는 자연살해세포가 암세포를 보다 잘 공격하도록 만드는 세포치료제 제작기술을 개발해냈다고 밝혔습니다. <Biomaterials>에 게재된 논문에 따르면 연구팀은 생체재료 기반 나노 기술을 이용해 자체 기술을 개발했다고 합니다.

연구팀은 바이러스 대신 형광을 띠는 자성 나노입자를 암세포 인식강화 유전자와 함께 전달해 자연살해세포 내로 이 유전자가 전달되는 효율을 크게 높였습니다. 연구팀은 아연-철 산화물 나노입자에 카페익산(caffeic acid), 폴리도파민(poly dopa mine) 및 양이온성 고분자인 폴리에틸렌이민(polyethylenimine)을 순차적으로 3중 코팅한 후 음이온성 DNA가 결합해 다기능성 나노입자를 제작했습니다.

연구팀은 암세포 표면에 존재하는 EGFR 단백질과 결합력이 높은 EGFR-CAR 단백질을 발현할 수 있는 플라스미드 DNA를 제작하고 이를 다기능성 나노입자와 혼합해 자연살해세포에 처리했을 때 세포 표면에 EGFR-CAR가 과량 발현됨을 확인했습니다. 또한 연구팀은 다기능성 나노입자로 EGFR-CAR가 발현되도록 엔지니어링한 자연살해세포가 EGFR 단백질을 발현하는 악성 삼중음성 유방암세포에 대해 대조군 대비 4배 이상의 항암면역효과를 나타냄을 증명했습니다.

뿐만 아니라 연구팀은 나노입자가 자성을 띠는 아연-철 산화물과 근적외선 형광 분자를 포함하고 있어 기존 자기공명영상과 광학형광영상기법으로 생쥐 동물 모델에서 자연살해세포의 위치나 움직임을 추적할 수 있음을 입증했습니다.

박경순 교수는 "차세대 항암면역세포로 주목받는 자연살해세포를 자유자재로 엔지니어링할 수 있는 기술을 개발한 것"이라고 설명했습니다. 개발된 다기능성 나노입자는 자연살해세포 내부로 외부 유전자를 전달하는 효율을 획기적으로 개선함으로써 항암면역기능이 강화된 자연살해세포를 보다 용이하게 제작할 수 있습니다. 또한 자연살해세포의 항암면역 활동을 생체 내에서 실시간으로 모니터링해 자연살해세포의 생체 내 거동을 이해하는 데 도움을 줄 것으로 기대됩니다. 뿐만 아니라 다양한 종류의 항암면역세포 치료제를 엔지니어링하는 데 활용될 수 있는 플랫폼 기술로 활용될 것으로 전망됩니다.

##참고자료##

• Kim, Kwang-Soo, et al. "Multifunctional nanoparticles for genetic engineering and bioimaging of natural killer (NK) cell therapeutics." Biomaterials (2019): 119418.