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NK세포치료제로 치매 치료까지... 관건은 대량 배양과 활성화 기술
NK세포치료제로 치매 치료까지... 관건은 대량 배양과 활성화 기술
  • 김수진 기자
  • 승인 2022.11.02 18:13
  • 댓글 0
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NK세포치료제, 암·바이러스 질환·세균 감염증·자가면역질환 치료에 적용 가능
엔케이맥스, NK세포치료제 이용한 치매 치료로 미 FDA로부터 동정적 사용승인 받아
NK세포 대량 증식과 활성화 어려워 치료제 개발 난항
국내 각 기업, 세포치료제 상업화의 핵심 기술인 대량 배양 및 활성화 기술 속속 개발
게티이미지뱅크
ⓒ게티이미지뱅크

[바이오타임즈] NK세포(자연살해세포, Natural Killer Cell) 치료제가 화제다.

엔케이맥스의 자회사 엔케이젠바이오텍이 개발 중인 NK세포치료제 ‘SNK01’가 미국 식품의약국(FDA)으로부터 알츠하이머 환자 치료를 위한 동정적 사용승인을 받았다는 소식에 NK세포치료제에 관한 관심이 높아지고 있다.

NK세포는 선천적인 면역을 담당하는 혈액 속 백혈구의 일종으로, 바이러스에 감염된 세포나 암세포를 직접 공격해 즉각적으로 없애는 기능을 해 ‘자연살해세포’라고도 불린다. 인체에 존재하는 가장 강력한 면역세포이면서도 타인의 세포를 이식 받을 시 면역 거부 반응을 유발하지 않아 안전성이 우수하다.

NK세포는 암세포를 인지하고 퍼포린, 그랜자임과 같은 효과 물질들을 분비해 암세포의 사멸을 유도하거나 사이토카인(Cytokine)과 같은 면역 신호 물질을 분비하여 다른 면역세포의 활성을 조절하기도 한다. 이를 통해 암, 바이러스 질환, 세균 감염증, 자가면역질환 등 여러 분야의 적응증에 적용할 수 있을 것으로 전망된다.

특히, 암 치료에 있어 면역세포치료제의 중요성이 나날이 대두되고 있는 가운데, NK세포는 기존 치료법으로 제거되지 않으며, 암 재발 및 전이의 주요 원인으로 알려진 암 줄기세포 제거에도 효과가 있는 것으로 보고되고 있다.

NK세포는 특정한 항원의 자극 없이 세포 표면의 다양한 수용체(활성화 및 억제 수용체)의 종합적인 신호전달 균형에 의해 활성이 조절된다.

정상세포들은 세포 표면에 면역세포와 결합할 수 있는 단백질인 MHC(Major Histocompatibility Complex, 주조직 적합성 복합체) Class I을 가지고 있다. NK세포는 MHC Class I에 특이적인 억제 수용체를 발현하고 있어, 정상세포의 MHC Class I과 결합하게 되면 활성이 억제된다. 암세포나 감염 세포 등의 비정상세포는 세포 표면의 MHC Class I이 감소 혹은 결핍되는데, 이 경우 NK세포는 억제 신호의 감소 또는 활성 신호가 증가하여 암세포 및 비정상세포들을 공격해 제거할 수 있다.

NK세포의 기능이 약해지면 외부 감염에 취약해지고 면역 균형을 유지하기 어렵다. NK세포는 항암효과뿐 아니라 정상적인 면역체계 유지에 도움을 주기 때문에 다양한 분야에서 NK세포 연구가 활발히 진행되고 있다.

문제는 NK세포의 대량 증식과 활성화가 어려워 치료제 개발이 쉽지 않다는 점이다. NK세포 대량 배양 기술은 NK세포 증식 배양뿐만 아니라 미분화 세포가 NK세포로 성숙하도록 유도하는 기술을 포함하고 있으며, 높은 활성도를 유지하면서 배양하는 것이 핵심 기술이다. 이에 각 기업은 세포치료제 상업화의 핵심 기술인 대량 배양 및 활성화 기술을 개발하고, PCT(Patent Cooperation Treaty) 특허를 출원하고 있다.
 

차바이오텍 연구소(사진=차바이오텍)
(사진=차바이오텍)

◇국내 기업들, 세포치료제 상업화의 핵심 기술인 대량 배양 및 활성화 기술 속속 개발

엔케이맥스는 암세포 살상 능력을 극대화한 NK세포를 체외에서 95% 이상 고순도로 대량 증식시키는 차별화된 기술력을 보유했다. 기존의 NK세포 배양 기술은 고농도의 사이토카인 만을 처리했기 때문에 NK세포의 수만 증가시키는 방법이었지만, 최근에 고농도의 사이토카인과 증식 자극원을 추가한 차세대 NK세포 배양 기술이 개발되어 고활성의 NK세포를 얻을 수 있게 되었다는 설명이다.

이러한 특허 배양 기술을 통해 NK세포가 배양 전보다 1,000~10,000배 증가하고, 순도 역시 95% 이상 증가한다. 이는 더욱 강력해진 암세포 살상 능력과 면역 활성을 가능케 한다.

지씨셀은 자체 개발한 지지세포를 활용한 제대혈 유래 NK세포 대량배양 방법에 대한 국내 특허를 취득했다. 해당 특허는 자체 개발한 형질 전환된 T세포를 이용해 소량의 제대혈에서 높은 활성을 가진 고순도 NK세포를 대량 배양하는 방법이다.

형질 전환된 T세포를 지지세포로써 이용하는 방법은 지씨셀 만의 고유 기술로, 특허 취득을 통해 기성품(Off-The-Shelf) 형태의 NK세포치료제 상용화에 필수적인 플랫폼 기술을 확보하게 됐다. 특히 이 배양 방법을 통해 제조된 고순도 NK세포는 종양 세포주에 대한 살해능 및 사이토카인 분비가 증가하므로 탁월한 항암 효과를 기대할 수 있다.

차바이오텍도 세포치료제 상업화의 핵심 기술인 대량 배양 및 동결 기술에 관한 특허를 보유하고 있다. 일반적으로 NK세포를 배양할 때 NK세포의 활성 및 성장에 필요한 물질을 분비하는 지지세포(Feeder Cell)를 사용한다. 하지만 차바이오텍은 지지세포 없이 NK세포를 단독으로 배양해 시간과 비용을 절약해 생산성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 지지세포의 이용에 따른 이종 세포 간의 오염을 방지할 수 있다.

지아이셀도 보조 단백질을 이용해 세포 탈진(Exhaustion) 없이 대량 배양할 수 있게 하는 ‘NK Expander’ 플랫폼 기술을 보유했다. 회사는 해당 기술로 지난 2월 바이오리액터를 사용해 세계 최초로 200L 규모의 NK세포 대량 배양에 성공한 바 있으며, 올해 초 국내에 이어 지난 7월 대만에서도 특허 등록 결정을 받았다.

회사는 이 플랫폼을 활용한 ‘feeder-cell free’ 배양시스템은 배양 과정에서 암 유래 먹이세포(Feeder Cell)을 넣지 않아도 대량 배양이 가능하도록 하기 때문에 공정이 단순하고 안전성을 극대화 할 수 있다고 설명한다. 아울러 이 플랫폼 기술로 제조된 NK세포치료제는 NK세포의 활성 마커인 CD16, NKp46을 높게 발현하는 동시에 세포독성물질인 그랜자임 B(Granzyme B) 및 퍼포린(Perforin)도 높게 발현해 암세포 사멸을 효과적으로 유도한다.

한바이오는 지난 4월 NK면역세포 대량배양 기술에 대한 특허 등록을 완료했다. 해당 대량 배양 기술은 말초혈액 60cc에서 유래된 림프구를 배양하여 14일의 짧은 배양 기간 동안 20억 셀 이상으로 배양하는 기술이다. 이 기술을 이용해 최적화된 배양 방법으로 배양했을 시 기존 방법보다 약 70% 이상의 대량 배양 효과를 높이는 한편, 면역세포의 면역기능 정도를 나타내는 활성도 IFN-γ에서도 약 5배의 높은 활성도를 나타냈다.

노보셀바이오도 NK세포의 대량 배양 및 활성화 관련 기술을 보유했다. 회사의 NK세포 대량증식 기술은 20억 셀에서 200억 셀까지 자유로이 조절 가능한 기술로 특화 고활성화된 NK세포는 암세포를 사멸시킬 수 있는 퍼포린과 그랜자임을 많이 갖고 있어, 배양 전과 비교해 월등히 높은 암세포 살상 능력과 오랜 체내 생존 기간으로 암 치료의 효율을 높였다.

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


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