"고형암 벽 뚫었다"…국내 연구진, CAR-NK 세포 침투 첫 정량화[과학을읽다]

췌장암 조직 깊숙이 침투하는 면역세포 이동 3차원 분석
"혈관 밖으로 얼마나 빠져나오는지, 면역세포 치료 새 평가 지표 될 것"

국내 연구진이 차세대 면역세포치료제인 CAR-NK 세포가 고형암 조직 안으로 얼마나 깊숙이 침투하는지를 3차원 영상으로 처음 정량 분석하는 데 성공했다. 혈액암에서 강력한 효과를 보였던 CAR-NK 세포가 췌장암 같은 고형암에서는 왜 효율이 떨어지는지를 정밀하게 보여준 연구로, 향후 고형암 면역세포치료 성능 평가의 새로운 기준이 될 수 있다는 평가다.

송준명 서울대학교 약학대학 연구팀과 조덕 성균관대학교 의과대학 연구팀은 종양 투명화 기반 3차원 이미징 기술을 이용해 CAR-NK 세포의 혈관외유출(extravasation)과 종양 침투를 정량 분석했다고 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 테라노스틱스(Theranostics)에 지난달 23일 게재됐다.

고형암 내부로 침투하는 CAR-NK 세포의 이동 과정을 나타낸 모식도. CAR-NK 세포는 혈관을 빠져나와 종양 조직 깊숙이 침투하며 췌장암 세포를 공격한다. 다만 종양 미세환경의 치밀한 세포외기질과 높은 압력 등은 면역세포 침투를 방해하는 장벽으로 작용한다. 연구진 제공

CAR-NK 세포는 암세포를 인식하도록 유전자를 조작한 자연살해(NK) 세포다. 혈액암에서는 높은 항암 효과를 보이지만, 췌장암 같은 고형암에서는 치밀한 세포외기질과 비정상 혈관, 면역억제성 종양 미세환경 때문에 종양 내부로 잘 들어가지 못하는 한계가 있었다. 특히 면역세포가 혈관을 빠져나와 종양 조직으로 이동하는 '혈관외유출' 과정은 치료 효과를 좌우하는 핵심 단계로 꼽혀왔지만, 이를 미세 수준에서 정량 분석한 연구는 거의 없었다.

연구팀은 메소텔린(MSLN)을 표적으로 하는 CAR-NK-92 세포와 인터루킨-15(IL-15)를 함께 분비하는 CAR-IL-15-NK-92 세포를 제작한 뒤, 췌장암(PANC-1) 이식 마우스 모델에 정맥주사했다. 이후 종양 조직을 투명화하는 CLARITY 기반 이미징 기법을 적용해 혈관 구조를 유지한 상태에서 면역세포 이동 경로를 3차원으로 분석했다.

실험 결과 CAR-NK 세포는 일반 NK 세포보다 종양 내부로 훨씬 넓고 깊게 침투했다. 일반 NK-92 세포의 혈관외유출 비율은 57.4%였지만, MSLN-CAR-NK-92 세포는 85.3%까지 상승했다. 혈관 밖으로 빠져나온 세포 수도 2311개에서 7717개로 3배 이상 증가했다. 최대 침투 거리 역시 일반 NK 세포는 약 73㎛ 수준이었지만 CAR-NK 세포는 약 174㎛까지 도달했다.

특히 IL-15를 분비하는 CAR-NK 세포는 종양세포 사멸 범위도 크게 넓혔다. 연구팀은 CAR 설계가 단순히 암세포 인식 능력만 높인 것이 아니라, 실제 고형암 조직 내부로 들어가는 이동성과 항암 효율 자체를 향상시킨다는 점을 확인했다고 설명했다.

"고형암 면역치료 성능 평가 새 기준 제시"

연구팀은 이번 연구의 핵심 의미로 '혈관외유출 효율'을 꼽았다. 지금까지는 CAR-NK 세포의 세포독성 자체는 많이 연구됐지만, 실제 종양 안으로 얼마나 잘 들어가는지를 정량적으로 측정하는 기준은 부족했다는 것이다.

연구팀은 "혈관외유출 효율은 향후 고형암 표적 면역세포치료 성능을 평가하는 중요한 지표가 될 수 있다"며 "이번 플랫폼은 췌장암뿐 아니라 담관암 등 다양한 고형암 모델에도 적용 가능하다"고 설명했다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr