고려대 정아람 교수팀, T세포 유전자 편집 바이오칩 개발로 암 면역세포치료의 새로운 지평 열다!

▲ 유체천공기의 작동 원리, 전달 결과 그리고 처리 후 전기천공기 대비 세포 안정성 분석 결과 (자료=고려대)

[에너지경제신문 송기우 에디터] 고려대학교(총장 김동원) 바이오의공학부 정아람 교수 연구팀이 높은 세포 안정성과 처리량을 바탕으로 암 면역세포치료를 위한 T세포 유전자 편집 바이오칩을 개발했다. 이번 연구 결과는 나노과학 분야 국제학술지인 ‘Nano Letters(IF=10.8)’에 현지시간 7월 28일 온라인 게재됐다.

기존의 암 치료에 사용되고 있는 독성 항암제, 표적 항암제가 암의 완전 관해가 어려워 새로운 대안으로 환자의 면역세포를 사용하여 암을 제거하는 ‘암 면역세포치료(cancer immuno-cell therapy)’가 혈액암에서 놀라운 효능으로 큰 주목을 받고 있다. 이러한 치료 효과를 바탕으로 현재까지 6가지의 면역세포치료제가 미국 FDA에서 승인을 받았으며 현재 우리나라의 의료기관에서도 혈액암 환자의 치료에 적용되고 있다.

보통 암 면역세포치료는 환자의 T세포를 분리한 후 암을 인지 및 공격 가능하게 하는 CAR(chimeric antigen receptor) 유전자를 T세포 내로 도입하여 암세포를 특이적으로 공격하는 기능을 부여한다. 이러한 T세포들은 이후 다시 환자의 체내에 주입하게 된다. 이때 세포 내 유전자 전달을 위해 바이러스나 전기천공기가 주로 이용되나 이러한 기존의 방법들은 비용적 측면 및 유전자 전달 효율 그리고 전달 후 세포 안정성에서 한계가 있다.

이러한 한계점들을 근본적으로 해결하고자 정아람 교수팀은 T세포용 면역세포치료제 생산 플랫폼인 유체천공기(Hydroporator)를 개발했다. 해당 기술은 미세유체관 속 특이적 유동을 사용하여 세포막 및 핵막을 열어 유전자를 세포 내로 전달하는 원리를 이용한다. 이 기술은 분당 백만 개 이상의 처리량으로 다양한 종류의 전달물질을 높은 효율로 전달할 수 있다. 또한, 전달 후 전기천공기 대비 높은 T세포 안정성을 보여 차세대 면역세포치료제 생산 플랫폼으로서 잠재력을 보였다. 현재 정아람 교수는 유체천공기(Hydroporator)를 2021년 3월에 실험실 창업한 ‘엠엑스티 바이오텍(MxT Biotech)’을 통해 상용화 중에 있다.

▲ (왼쪽부터) 고려대 정아람 교수, 고려대 허정수, 고려대 김혜리, 서울시립대 김의진, 서울시립대 이동성 교수 (사진=고려대)

논문 제2저자인 김혜리 연구원은 "기존 면역세포치료제 생산을 위한 바이러스, 전기천공기와 같은 플랫폼의 경우 높은 세포 안정성, 그리고 경제적 효율성 모두를 만족시키지는 못한다"며, "유체천공기가 기존의 한계를 극복할 수 있다는 가능성을 보여준 만큼 혈액암, 더불어 고형암 치료까지 새로운 지평을 열 수 있을 것"이라고 연구 의의를 밝혔다.

이번 연구는 삼성미래기술육성사업, 한국연구재단 개인연구사업(중견) 및 미래유망융합파이오니어사업, 그리고 집단연구사업(선도연구센터)의 지원 아래 서울시립대 생명과학과 이동성 교수, 삼성서울병원 진단검사의학과 조덕 교수와의 공동 연구로 수행됐다.

※ 논문 정보
- 논문 제목 : Genetically Stable and Scalable Nanoengineering of Human Primary T Cells via Cell Mechanoporation
- 논문 저자 : 허정수(고려대, 제1저자), 김혜리(고려대), 김의진(서울시립대), 김기범(고려대, 엠엑스티 바이오텍), 김진호(삼성병원), 주병주(엠엑스티 바이오텍), 조덕(삼성병원), 이동성(서울시립대, 공동 교신저자), 정아람(고려대, 엠엑스티 바이오텍, 공동 교신저자)