‘키메라 항원 수용체(CAR) T세포’라는 면역요법은 암과 싸우기 위해 환자 자신의 면역세포를 유전적으로 조작한 것을 사용한다. 이런 치료법은 특정 유형의 혈액암 환자 치료에 활력을 불어넣었으나 적지 않은 한계를 안고 있다.
그런데 미국 메모리얼 슬로안 케팅 암센터의 ‘슬로안 케팅 연구소(SKI)’가 항암제에 ‘초소형 약국(microphamacies)’ 역할을 할 새로운 ‘키메라 항원 수용체(CAR) T세포’를 개발(설계)하는 데 성공했다.
이에 따라 다양한 유형의 혈액암 치료에 도움이 될 뿐만 아니라, 폐암·유방암 등 이른바 고형암의 치료에도 새로운 길이 열릴 것으로 기대된다.
연구팀에 따르면 표준적인 ‘키메라 항원 수용체(CAR) T세포’는 암 세포의 특정 표지자만 인식할 수 있도록 설계됐다. 자신의 면역세포를 내놓았던 암 환자에게 이 CAR T세포를 돌려주면, 증식해 암세포를 계속 공격함으로써 일종의 ‘생약(living drug)’ 역할을 한다.
CAR T세포는 이처럼 혈액암 치료에 유용하지만, 현재의 모델은 몇 가지 한계점을 안고 있다.
첫 번째 문제는 CAR T세포가 인식하도록 설계된 특정 암 표지자를 포함하고 있는 암세포만 죽일 수 있다는 점이다. 하지만 암세포가 이 표지자를 만드는 것을 중단하고 요법에서 ‘탈출(escape)’하는 게 드문 일은 아니다.
두 번째 문제는 CAR T세포가 ‘탈진(exhausted)’할 수 있으며, 심지어 암세포 자체에 의해 억제될 수 있다는 점이다.
세 번째 문제는 종전의 CAR T세포는 자신이 쉽게 도달할 수 있는 혈액암에만 잘 먹힌다는 점이다. 폐암, 유방암 등 대부분의 고형암에 대해서는 무력하다.
연구팀은 이런 장애물을 극복하기 위해 항암제에 ‘초소형 약국’ 역할을 할 완전히 새로운 유형의 CAR T 세포를 개발한 것이다.
새로 개발된 이 CAR T세포는 독성 약물의 부하량(payload)을 암 부위에 직접 전달해 특정 암 표지자를 포함하는 암세포는 물론, 특정 암 표지자를 포함하지 않은 주변의 암세포까지 모두 죽일 수 있다. 더욱이 조작된 세포는 탈진한 뒤에도 독성약물을 생산할 수 있으며, 이 독성약물은 암에 의해 억제되지 않는다.
연구팀은 이처럼 막강해진 CAR T세포에 ‘시커(SEAKER) 세포’라는 이름을 붙였다. 시커(SEAKER)는 ‘합성 효소 장착 살해세포(Synthetic Enzyme-Armed KillER cells)’를 말한다. 시커 세포는 이중 효과를 발휘하기 위해 면역세포의 표적 탐색력과 강력한 항암제를 국소적으로 생성하는 능력을 결합한다.
의사 겸 과학자로 ‘SKI 분자 약리학 프로그램’ 의장을 맡고 있는 데이비드 A. 쉐인버그 박사에 의하면 AMA라는 항암 분자는 항생제 개발 중 동료 연구자에 의해 발견됐다. 이 분자는 너무 강력해 동물의 혈류에 직접 주입할 수 없었으나, 암 부위에서만 국소적으로 생산될 경우 생쥐의 암세포를 안전하게 죽이는 데 효과적이다. 연구팀은 아직 사람을 대상으로 관련 기술을 테스트하지 않았다.
이 연구 결과(Engineering CAR-T cells to activate small-molecule drugs in situ)는 ≪네이처 화학생물학(Nature Chemical Biology)≫에 실렸고 미국 건강의학 매체 ‘메디컬 익스프레스(MedicalXpress)’가 소개했다.