▲ 다양한 전임상 모델에서의 IRE와 CAR-NK세포치료 병합 효능 평가 / (A) 간세포암 환자 유래 오가노이드에 펄스 전기장과 CAR-NK세포를 병합하였을 때, 더 높은 세포사멸신호를 보임. (B) Huh-7 기반 이종 마우스 모델에서 IRE와 CAR-NK세포 병합 치료는 높은 종양 억제율 및 마우스 생존율 증진을 보임. (C) Hepa1c1c7 기반 동종 마우스 모델에서 또한 해당 병합치료는 높은 종양 억제 효능을 보임.(그림 및 설명=성균관대학교 박우람 교수)   © 특허뉴스

국내 연구진이 전기적 소작 기술과 면역세포 치료를 결합해 간암 치료 효과를 크게 높일 수 있는 새로운 복합 면역치료 전략을 제시했다. 종양의 면역억제 환경을 먼저 변화시킨 뒤 면역세포 치료를 적용하는 방식으로, 난치성 고형암 치료의 새로운 접근법으로 평가된다.

한국연구재단은 성균관대학교 박우람 교수 연구팀이 비가역적 전기천공법(IRE)을 활용해 간암 종양 미세환경을 개선하고, 키메라 항원 수용체(CAR) 자연살해세포(NK)의 항암 효과를 증진시키는 복합 면역치료 전략을 개발했다고 밝혔다. 연구 결과는 생화학·분자생물학 분야 국제 학술지인 Signal Transduction and Targeted Therapy에 3월 10일 온라인 게재됐다. 

기존 면역세포 기반 항암치료는 종양이 형성하는 면역억제성 미세환경 때문에 치료 효과가 제한되는 문제가 있었다. 특히 간암은 면역 억제 환경이 강해 CAR-NK 세포 치료를 단독으로 적용할 경우 충분한 치료 효과를 얻기 어려운 것으로 알려져 있다.

연구팀은 이러한 한계를 해결하기 위해 임상에서 사용되는 비열성 전기소작술인 비가역적 전기천공법을 활용했다. 이 기술은 고전압 전기 펄스를 이용해 세포막에 복구 불가능한 구멍을 만들어 종양세포를 사멸시키는 방식이다. 연구 결과 IRE 처리 과정에서 손상 관련 분자패턴(DAMP)과 케모카인이 방출되며 종양 미세환경이 면역세포 활동에 유리한 상태로 변화하는 것으로 나타났다.

특히 IRE 적용 이후 종양 조직에서 CX3CL1 케모카인 농도가 크게 증가해 자연살해세포가 종양 부위로 빠르게 모집되는 현상이 확인됐다. 또한 전기천공 과정에서 생성된 반응성 산소종(ROS)이 잔존 종양세포를 NK세포 공격에 더욱 민감하게 만드는 분자 메커니즘도 규명됐다.

연구팀은 여기에 지질나노입자(LNP) 기반 유전자 전달 기술을 이용해 제작한 글리피칸-3(GPC3) 표적 CAR-NK세포를 결합했다. 그 결과 단독 치료에 비해 훨씬 강력한 종양 억제 효과가 나타났으며, 전임상 모델에서도 종양 성장 억제와 생존 기간 연장 효과가 확인됐다.

박우람 교수는 “이번 연구는 임상에서 이미 활용되고 있는 IRE 기술과 LNP 플랫폼, CAR-NK 세포 치료를 결합한 전략이라는 점에서 실제 임상 적용 가능성이 높은 병용치료법”이라며 “국소 종양 환경을 개선한 뒤 정밀 면역치료를 적용하는 새로운 간암 치료 패러다임으로 발전할 수 있을 것”이라고 설명했다.

이번 연구 성과는 종양 미세환경 조절과 세포 기반 면역치료를 결합한 새로운 치료 전략을 제시했다는 점에서 의미가 있으며, 향후 간암뿐 아니라 다양한 난치성 고형암 치료 연구에도 중요한 기반이 될 것으로 기대된다.

논문명은 Synergistic immunothrapeutic effects of irreversible electroporation and CAR-NK cell therapy against hepatocellular carcinoma이다.