[표지로 읽는 과학] 심장병 고치는 CAR-T세포 치료제

미국 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA) 연구팀이 심장 섬유증을 치료하는 키메라항원수용체 T세포(CAR-T세포) 치료제를 개발했다. T세포가 심장 섬유증의 원인을 없앨 수 있도록 만드는 정보가 담긴 mRNA를 지질나노입자에 넣어 T세포까지 배달하는 것이다. 그림에서 커다란 구는 T세포이며 거기에 묻혀 있는 듯이 결합한 주황색 구는 지질나노입자다. 지질나노입자 안에 들어 있는 것이 mRNA고 빨간색은 T세포와 결합하는 부위(CD5)를 나타낸다. T세포 주변의 파란색은 항체다. 사이언스 제공

신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19)을 예방하는 백신으로 활약하고 있는 지질나노입자(LNP)와 메신저리보핵산(mRNA) 조합이 이번에는 심장병을 고치기 위한 치료제로 탄생했다.

국제학술지 사이언스는 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA) 연구팀이 개발한 키메라항원수용체 T세포(CAR-T세포) 치료제를 소개하며 이에 대한 일러스트를 6일자 표지에 담았다. 표지 일러스트에서 커다란 구는 T세포이며 거기에 묻혀 있는 듯이 결합한 주황색 구는 지질나노입자다. 지질나노입자 안에 들어 있는 것이 mRNA다.

면역세포 중 하나인 T세포는 혈류나 조직 내에서 바이러스에 감염된 세포와 암세포를 직접 공격해 없애는 역할을 한다. 학계에서는 T세포를 이용해 원하는 세포만 골라 없애는 방식의 치료제를 만들었다. 암세포의 특정 단백질에만 붙도록 만든 특수 수용체(CAR)를 T세포에 발현시켜 T세포가 암세포만 선택적으로 골라 공격하게 만든 'CAR-T세포 치료제'다. 주로 백혈병이나 B세포림프종 같은 암을 치료하는 데 쓰인다.

이본 첸 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA) 화학및생체분자공학과 교수팀은 암세포가 아닌, 비정상적인 심장세포를 공격해 심장섬유증을 치료하는 CAR-T세포 치료제를 개발해 동물실험한 결과를 '사이언스' 6일자에 발표했다. 심장섬유증은 심장의 섬유아세포에 세포외기질 단백질이 과도하게 쌓이면서 생기는 병이다.

연구팀이 개발한 CAR-T세포 치료제는 T세포를 조작할 수 있는 유전정보(mRNA)를 담은 지질나노입자다. 이것을 주사하면 지질나노입자가 mRNA를 T세포까지 배달하고, 유전정보에 따라 T세포는 비정상적으로 단백질이 쌓인 섬유아세포만 골라 없애도록 특성이 바뀐다. 즉 심장섬유증을 치료하는 T세포로 변신하는 셈이다.

연구팀은 쥐에게 이 CAR-T세포 치료제를 주사한 결과 24시간 이내 체내에서 비정상적인 섬유아세포만 제거하도록 특화된 T세포가 생성된 것을 확인했다. 심장초음파로 관찰한 결과 실제로 비정상적인 섬유아세포가 감소하고 심장 개선이 개선된 것도 확인했다. 안전성도 확인했다. 주사한 지 7일 이내에 CAR-T세포 치료제가 사라졌다.

사이언스는 이 연구결과가 CAR-T세포 치료제가 항암 외의 다른 목적으로도 활용될 수 있는 가능성을 보여줬으며, 기존 임상치료에서 제한적이었던 비정상적인 심장 섬유아세포를 제거할 수 있는 방법을 제시했다고 평가했다. 

[이정아 기자 zzunga@donga.com]