KAIST, 빛으로 조절하는 ‘스마트 항체’ 플랫폼 개발… CAR-T 부작용 해소 기대

생명과학과 허원도 교수, 원하는 순간·위치에서만 면역세포 활성화 가능… 차세대 CAR-T 치료 기대
차세대 정밀 면역치료 및 원하는 방식으로 제어 가능한 세포 치료 기술 확장 가

지속적인 항원 인식이 일어나는 기존 항체 인식부위와 달리 extrabody는 빛 특이적으로 세포 외부의 항원을 인식하도록 개발됨. GFP extrabody는 빛 특이적으로 세포 표면에 GFP 항원의 결합이 관찰되였고, 전체 세포 집단에서도 유의미한 빛 특이적 인식 능력을 확인함. 사진=KAIST제공

[충청투데이 조정민 기자] 면역세포를 조작해 암세포를 공격하도록 만든 'CAR-T'는 암 치료의 혁명으로 불리지만, 통제 불가능성이 난제로 꼽혔다.

면역세포가 암과 정상세포를 완벽히 구분하지 못해 발생하는 비의도적 면역 활성화는 환자에게 치명적인 부작용을 안기기도 한다.

국내 연구진이 외부 자극을 통해 항체의 작동 여부를 자유자재로 조절할 수 있는 '스위치형' 기술을 선보이며 정밀 의료의 새로운 가능성을 제시했다.

27일 KAIST에 따르면 생명과학과 허원도 석좌교수 연구팀이 빛과 화학물질을 활용해 세포 외부의 항원 인식을 제어할 수 있는 '엑스트라바디(Extrabody)' 플랫폼을 개발했다.

연구의 핵심은 항체를 두 조각으로 분리한 뒤 오직 연구자가 의도한 순간에만 다시 결합해 항원을 인식하도록 설계한 '온디맨드(On-demand)' 방식에 있다.

기존의 항체 시스템은 체내에 생성되거나 주입되는 즉시 항원과 결합하는 상시 활성 구조를 나타낸다.

반면 연구팀의 기술은 평소에는 비활성화 상태를 유지하다가

이와 달리 엑스트라바디는 평소에는 비활성화 상태를 유지하다가, 특정 빛이나 화학적 자극이 주어지는 시점에만 조각난 항체가 재조립되며 표적을 찾아낸다.

연구팀은 EGFR(상피세포 성장인자 수용체)과 HER2 등 주요 암세포 표적 단백질 실험을 통해 외부 자극이 있을 때만 항원 결합이 선택적으로 일어나는 것을 확인했다.

Extrabody는 빛 자극에 의해 활성화될 때만 두 세포 집단 간 직접적인 접촉과 항원 전달을 유도하였으며, 이 과정에서 GFP 항원이 수용 세포로 내부화됨을 확인함. 또한 시간 경과에 따라 세포 간 접촉 부위에서 항원 결합과 내부화가 점진적으로 증가하여, extrabody가 세포 간 상호작용을 시공간적으로 제어할 수 있음을 입증함. 사진=KAIST제공

주목할 점은 면역세포 치료의 안전성을 극대화할 수 있는 '이중 잠금장치(Double-gating)'의 구현이다.

연구팀이 엑스트라바디 기술을 CAR(키메라 항원 수용체) 시스템에 적용한 결과, 빛과 항원이란 두 가지 조건이 동시에 충족할 때만 T세포가 활성화되며 암세포를 공격했다.

이를 통해 종양 조직이 위치한 특정 부위에 빛을 조사해 정상 세포를 공격하는 부작용을 획기적으로 줄일 수 있게 된다.

허원도 교수는 "세포 표적 인식을 원하는 시점과 위치에서 정밀하게 제어할 수 있는 새로운 플랫폼 기술"이라며 "차세대 세포 기반 치료제의 정밀도를 높이는 핵심 기반이 될 것"이라고 전망했다.

실제 실험에서는 빛 자극에 따라 세포 간 접촉이 유도되고 항원이 전달되는 등 세포 간 상호작용을 능동적으로 프로그래밍할 수 있음이 입증됐다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '셀 케미컬 바이올로지(Cell Chemical Biology)'에 지난 5월 7일 게재됐으며, 과학기술정보통신부 한국연구재단의 지원을 통해 수행됐다.

조정민 기자 jeongmin@cctoday.co.kr