3차원 다공성 구조를 가진 히알루론산(hyaluronic acid) 기반의 세포배양 스캐폴드(3D-ENHANCE) 제작 과정(한국생명공학연구원 제공)© 뉴스1

국내 연구진이 항암면역치료에 최적화된 자연살해세포(NK cell)의 3D 배양 구조체를 개발했다.한국생명공학연구원(원장 김장성)은 면역치료제연구센터 김태돈 박사팀이 자연살해세포의 증식과 항암효과를 증진시키는 3차원 다공성 구조를 가진 히알루론산(hyaluronic acid; HA) 기반의 세포배양 스캐폴드(3D-ENHANCE)를 개발했다고 28일 밝혔다.

NK세포는 선천면역을 담당하는 세포로 암세포나 바이러스 또는 세균에 감염된 세포들을 제거하는 면역세포로 알려져 있다.

암 치료에 있어 면역세포치료제의 중요성이 나날이 대두되고 있으며 그 중 NK세포의 항암효과가 탁월하다고 보고되고 있다. 그러나 NK세포는 대량 증식이 어렵고 침투성이 낮아 고형암에서의 효과가 비교적 낮다는 한계가 있다.

이에 연구팀은 NK세포의 대량 증식이 가능하고 표적 치료가 가능한 생체 삽입형 소재의 3차원 세포배양 스캐폴드를 발굴했다. 이를 통해 NK세포의 항암치료 효과를 증진시킬 수 있다는 사실을 입증했다.개발한 스캐폴드는 세포외기질(Extracellular matrix) 성분 중 하나인 히알루론산을 이용한 소재로 생분해성을 갖고, 히알루론산의 구조를 변형시킴으로써 생분해 속도를 조절할 수 있어 생체 내 잔존기간을 조절할 수 있다.

연구 결과 3차원 다공성 구조를 가진 세포배양 스캐폴드 안에서 키운 NK세포는 일반적인 2차원적으로 키운 NK세포에 비해 세포 증식력, 생존력, 살상력, 싸이토카인 분비 능력 및 그에 필요한 유전자들의 발현이 증가했다.

또 3D 스캐폴드에서 배양시킨 NK세포를 혈액암 생쥐 모델에 주입했을 경우 일반 NK세포주입 생쥐에 비해 생존 기간이 크게 증가했다.

이밖에 종양세포를 주입해 고형암으로 키운 뒤 절제한 생쥐에 암세포에 대한 특이성과 살상력을 높인 CAR-NK 세포와 일반 NK세포가 배양된 스캐폴드를 삽입한 결과 CAR-NK 세포가 배양된 스캐폴드를 이식한 생쥐에서 암세포의 전이가 크게 감소한 것을 확인했다.

연구진은 "다학제 융합연구의 결실로 성균관대학교 임용택 교수팀의 3D 나노물질과 한국기초과학지원연구원의 홍관수 박사팀의 생체 내 영상기법이 항암 NK세포치료제 개발기술과 융합돼 이뤄진 연구 결과"라고 설명했다.

김태돈 박사© 뉴스1

김태돈 박사는 “개발된 면역세포배양 및 치료용 스캐폴드의 적용이 NK세포 및 CAR-NK유전자치료제 기술에 대한 신개념을 제공했다”며 “향후 화학요법, 면역조절 요법과 함께 병용 투여하거나 치료할 수 있는 다양한 형태의 융합기술 발전을 가속화시킬 것으로 기대한다”고 말했다.

국가과학기술연구회가 지원하는 창의형융합연구사업(CAP)으로 수행된 이번 연구의 성과는 바이오소재 분야의 학술저널인 ‘바이오머티어리얼즈(Biomaterials)’에 지난 10일 게재됐다.


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