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국내기술로 ‘꿈의 항암제’ CAR-T 세포 치료제 개발 성공
국내기술로 ‘꿈의 항암제’ CAR-T 세포 치료제 개발 성공
  • 김수진 기자
  • 승인 2021.10.21 14:23
  • 댓글 0
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KAIST, 면역관문 신호 극복하는 차세대 CAR-T 세포 치료제 개발
큐로셀에 기술이전 되어 국내 최초 CAR-T 세포 치료제 임상시험 진행 중
CAR-T 치료제와 면역관문 억제 기술이 융합된 세계 최초의 기술
ⓒ게티이미지뱅크
ⓒ게티이미지뱅크

[바이오타임즈] 단 1회 투여로 완치되어 ‘기적의 항암제’라 불리는 CAR-T 세포 치료제(Chimeric Antigen Receptor T, 키메라 항원 수용체 T 세포 치료제)에 대한 각국의 임상이 활발히 진행되고 있는 가운데, 우리나라 연구진이 차세대 CAR-T 세포 치료제를 개발하는 성과를 거뒀다.

KAIST 생명과학과 김찬혁 교수 연구팀은 면역관문 신호를 극복하는 차세대 CAR-T 세포 치료제를 개발했다고 20일 밝혔다. 해당 기술은 김 교수가 공동 창업한 CAR-T 세포 치료제 전문 개발 벤처인 ㈜큐로셀에 기술이전 되어 현재 임상시험이 진행 중이다.

KAIST 생명과학과 이영호 박사후연구원이 제1 저자 및 공동교신 저자로 참여한 이번 연구는 미국 유전자 세포 치료제 학회(American Society of Gene & Cell Therapy, ASGCT) 공식 학술지인 ‘분자 치료(Molecular Therapy)’ 10월 온라인판에 출판됐다(논문명: PD-1 and TIGIT downregulation distinctly affect the effector and early memory phenotypes of CD19-targeting CAR T cells).
 

연구 개념도(사진=KAIST)
연구 개념도(사진=KAIST)

◇환자 1명을 위한 맞춤형 항암 면역 치료제로 매우 높은 수준의 기술 필요

CAR-T 세포 치료제는 암세포 등을 죽이는 면역세포의 일종인 T세포에 암세포의 특정 항원을 추적할 수 있는 ‘키메라 항원 수용체(CAR)’를 결합한 항암 면역 치료제이다. CAR-T는 기존 항암제로 더 치료되지 않는 백혈병, 림프종, 다발성골수종 환자에게 완치 수준의 치료 효과를 보이는 것으로 주목받고 있지만, 개발 과정에서 유전자 조작 등 매우 높은 수준의 기술이 필요하다. 환자 1명을 위한 맞춤 치료제인 만큼 제조를 위해선 상당히 전문화 된 과정이 요구되기 때문이다.

지금까지 미국에서는 2017년 최초 2종의 CAR-T 치료제가 허가를 받았고, 산학계의 활발한 연구를 바탕으로 현재까지 총 5종의 CAR-T 치료제가 허가를 받았다. 최근에는 중국이 대규모 투자와 공격적인 임상 연구를 진행하며 CAR-T 치료제 분야의 새로운 강국으로 급부상해, 현재 전 세계적으로 진행 중인 500여 건의 CAR-T 임상시험 중 절반 이상이 중국에서 진행되고 있다. 반면 현재 국내에서는 1건의 임상시험 만이 진행 중이다.

세계 최초의 CAR-T 치료제인 ‘킴리아’(성분명 티사젠렉류셀)는 지난 3월 식약처의 판매 허가를 받아 국내 환자의 투여가 가능해졌다. 킴리아는 대체 치료제가 없는 말기 혈액암 환자에게 투여되는 항암제로, 환자 본인의 면역세포를 이용한 1인 맞춤형 치료제이자 단 1회 투여로 완치가 가능해 ‘꿈의 항암제’라 불린다. 기존 항암제 위주의 항암 치료에서 정밀하게 원하는 타깃에 원하는 세포로 치료하는 시대로의 도래를 알린 획기적인 신약이다.

이처럼 CAR-T 치료제는 높은 치료 효과로 많은 관심을 받고 있지만, 지금까지 임상에서 극적인 효과를 보인 암종이 B 세포성 급성 백혈병과 다발 골수종 같은 혈액암에 국한돼 있다. 또한 혈액암 중에서도 B 세포성 만성 백혈병과 림프종에서는 상대적으로 치료 효과가 낮다는 점, 그리고 무엇보다 고형암에서 높은 효과를 보이는 CAR-T 치료제가 아직 없다는 것이 중요하게 해결해야 할 과제로 대두되고 있다.
 

(사진=큐로셀)
면역관문 신호를 극복하는 차세대 CAR-T 세포 치료제 기술은 ㈜큐로셀에 기술이전되어 올해 3월부터 삼성서울병원에서 기존 항암 치료 후 재발 및 불응하는 미만성 거대 B 세포 림프종(diffuse large B cell lymphoma, DLBCL) 환자를 대상으로 1b/2a 단계 임상시험이 진행 중이다(사진=큐로셀)

◇CAR-T 치료제와 면역관문 억제 기술이 융합된 세계 최초의 기술

김찬혁 교수 연구팀은 CAR-T 세포의 효능을 제한할 수 있는 잠재적인 요소 중, T세포의 활성을 억제하는 기능을 갖는 면역관문 수용체에 주목했다. T세포에 발현하는 다양한 면역관문 수용체들은 본래 T세포가 지속해서 활성화될 때 생기는 부작용을 방지하는 기능을 하고 있으나, 암세포가 이를 악용해 T세포의 활성을 떨어뜨림으로써 면역계의 작용을 회피하는 메커니즘이 잘 알려져 있다.

연구팀은 CAR-T 세포 치료제 제작에 사용되는 렌티바이러스 벡터를 2종류의 짧은 헤어핀 RNA(short hairpin RNA, 이하 shRNA)가 CAR 유전자와 함께 발현하도록 개량했다. 이들 shRNA를 통해 T세포의 기능 저하를 유도하는 2종의 면역관문 수용체인 ‘PD-1’과 ‘TIGIT’의 발현을 동시에 억제했을 때, 생쥐를 이용한 백혈병과 림프종 모델에서 CAR-T 세포의 향상된 항암 기능을 확인했다.

또한, 2종의 shRNA를 동시에 발현하는 플랫폼을 기반으로 다양한 조합의 면역관문 수용체들의 발현을 억제해 보았고, 흥미롭게도 PD-1과 TIGIT의 조합이 유독 CAR-T 세포의 기능을 높게 향상하는 것을 발견했다. 이후 연구팀은 전사체 분석 및 세포 기능 시험을 통해 흥미롭게도 PD-1의 발현 억제는 CAR-T 세포의 작용 기능(effector function)을 향상하는 데 비해 TIGIT의 발현 억제는 분화를 지연시켜 생체 내에서 CAR-T 세포의 증식 및 지속성을 향상하는 것을 밝혔다.

해당 기술은 김 교수가 공동 창업한 CAR-T 세포 치료제 전문 개발 벤처인 ㈜큐로셀에 기술이전되어 올해 3월부터 삼성서울병원에서 기존 항암 치료 후 재발 및 불응하는 미만성 거대 B 세포 림프종(diffuse large B cell lymphoma, DLBCL) 환자를 대상으로 1b/2a 단계 임상시험이 진행 중으로, 이는 국내에서 국내기술로 시도된 최초의 CAR-T 임상시험이다.

큐로셀은 “이 기술은 CAR-T 치료제와 면역관문 억제 기술이 융합된 세계 최초의 기술인 만큼 앞으로 확보하게 될 임상 결과로 기술의 우수성을 증명하고 해외 선도기업들과 당당히 경쟁하겠다”라고 말한 바 있다.

제1 저자이자 공동교신 저자인 이영호 박사후연구원은 “PD-1과 TIGIT 신호 차단은 CAR-T 세포가 면역억제 현상을 극복할 수 있도록 고안된 새로운 기술 전략으로 기존 치료제의 효과를 기대하기 힘든 림프종 환자분들에게 꼭 필요한 치료제로 여겨질 것으로 기대한다ˮ며 ”CAR-T 치료제 개발 경험은 고형암을 포함하는 새로운 치료제 개발에 큰 자양분이 될 것이다“라고 말했다.

 

[바이오타임즈=김수진 기자] sjkimcap@biotimes.co.kr


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