KAIST 연구진이 빛이나 화학 자극을 이용해 원하는 순간과 위치에서만 면역세포를 활성화할 수 있는 스마트 항체 기술을 개발했다.
KAIST는 생명과학과 허원도 석좌교수 연구팀이 빛과 화학 자극으로 세포 밖 항원 인식을 제어할 수 있는 ‘엑스트라바디(Extrabody)’ 플랫폼을 개발했다고 27일 밝혔다.
기존 카티(CAR-T) 치료는 환자의 면역세포를 유전적으로 조작해 암세포를 공격하도록 만드는 세포치료 기술이다. 다만 면역세포가 암세포를 인식하면 즉시 공격하는 방식이어서 정상세포까지 손상시킬 수 있다는 부작용 위험이 있었다.
연구팀은 이러한 한계를 줄이기 위해 외부 자극이 있을 때만 항체가 작동하는 스위치형 플랫폼을 구현했다. 이번 기술은 항체를 두 조각으로 분리한 뒤, 빛이나 특정 화학물질이 있을 때만 다시 결합해 항원을 인식하도록 설계한 것이 핵심이다.
일반적인 항체는 생성되면 곧바로 항원에 결합하지만, 엑스트라바디는 필요한 순간에만 작동한다. 연구팀은 이를 통해 면역세포가 특정 조건에서만 반응하도록 조절할 수 있음을 입증했다.
연구팀은 빛에 반응하는 시스템과 화학물질에 반응하는 시스템을 각각 구축했다. 이 시스템은 형광 단백질뿐 아니라 암세포 표면에 많이 발현되는 상피세포 성장인자 수용체(EGFR), 인간 상피세포 성장인자 수용체2(HER2) 단백질에도 적용 가능했다.
실험 결과 외부 자극이 있을 때만 항원 결합이 선택적으로 활성화됐다. 다양한 항체 구조에서도 같은 원리가 작동해, 엑스트라바디가 여러 표적과 항체 형태로 확장 가능한 모듈형 플랫폼임을 확인했다.
연구팀은 엑스트라바디가 항원 인식뿐 아니라 세포 간 상호작용도 조절할 수 있다는 점도 확인했다. 빛 자극이 있을 때만 세포끼리 접촉하고 항원을 전달하는 현상이 나타났으며, 자극이 없을 때는 이러한 반응이 거의 발생하지 않았다. 항원이 세포 내부로 전달되는 과정도 관찰돼 향후 세포 간 정보 전달 연구에도 활용될 가능성을 보였다.
엑스트라바디는 합성수용체와 CAR 시스템에도 적용됐다. 그 결과 빛과 항원이 동시에 존재할 때만 세포 내부 신호가 활성화되는 이중 잠금장치가 구현됐다. 연구팀은 이를 통해 유전자 발현, 사이토카인 분비, 면역세포 활성화 등을 정밀하게 제어할 수 있었다고 설명했다.
실제 T세포 실험에서도 빛 자극이 있을 때만 암세포를 선택적으로 공격하는 현상이 확인됐다. 연구팀은 이번 기술이 기존 CAR-T 세포치료에서 지적돼 온 비의도적 면역 활성화와 부작용을 줄이는 새로운 전략이 될 것으로 기대하고 있다.
허원도 KAIST 생명과학과 석좌교수는 “이번 연구는 외부 자극을 이용해 세포 표적 인식을 원하는 시점과 위치에서 정밀하게 제어할 수 있는 새로운 플랫폼 기술”이라며 “향후 차세대 면역치료와 세포 기반 치료 기술의 안전성과 정밀도를 높이는 핵심 기반 기술로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구에는 KAIST 생명과학과 권유리 박사와 유다슬이 박사가 공동 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘셀 케미컬 바이올로지(Cell Chemical Biology)’ 온라인판에 5월 7일 게재됐다.
헬로티 이동재 기자 |
