세포 요법, 암과 싸우기 위해 면역체계 세포 이용하기

암과의 싸움에서 가장 흥미로운 발전 중 하나는 환자 자신의 면역 세포를 이용하여 암을 죽이는 개인화된 맞춤 치료법인 세포 기반 면역 요법의 출현이다. 지금까지, 세포 치료는 특정 혈액 암의 환자들에게 승인되었지만, 고형 종양에 대한 세포 치료는 아직 같은 이정표에 도달하지 못했다. 고형 종양이 모든 암 진단의 약 90%를 차지하는 상황에서, 세포 요법 기술과 확장 가능한 생산에 대한 더 많은 연구가 이루어질 때, 이 치료법을 훨씬 더 많은 암 환자로 확장할 수 있다.

세포요법은 살아있는 세포를 질병을 치료하는 약으로 사용한다. 암을 치료하기 위해 사용될 때, 세포요법은 신체 내의 비정상적인 세포를 찾아, 파괴하는 면역 체계의 본질적인 능력을 이용한다. 이 접근법은 면역 세포 치료와 입양 세포 치료를 포함하여 많은 이름으로 통하지만, 모두 동일한 유형의 암 치료를 말한다.

전문 면역 체계 세포는 1) 개인의 암에 있는 고유한 태그를 인식하도록 설계되거나 2) 환자의 종양에서 선택적으로 분리되어 실험실에서 대량으로 배양하여 정맥 주입을 통해 환자에게 다시 제공된다.

지난 10년 동안 NCI가 지원하는 연구는 세포요법을 실행 가능한 암 치료 전략으로 확립했으며 NCI가 지원하는 연구자들은 계속해서 그 작업을 개선하고 확장하고 있다. 오늘날, 세포요법 프로그램을 운영하는 36개의 NCI 지정 종합 암 센터가 있고 미국 식품의약국(FDA)은 혈액 암을 치료하기 위한 6개의 세포 치료법을 승인했다.

그러나 암세포를 선택적으로 공격하고, 몸에 지속되며, 면역체계의 공격으로부터 피하는 종양의 능력을 극복하는 고형 종양에 대한 세포요법을 개발하는 것은 악명 높게 어려웠다. 세포요법은 또한 매우 비싸고, 이용 가능한 기술로 확장 가능한 약물을 대량으로 생산하기 어렵다.

이러한 세포요법 확대의 장벽을 돌파하기 위해서는 근본적인 실험실 연구가 필요하다. 연구 결과를 바탕으로 추가적인 연방 자금 지원을 통해 새로운 세포요법 접근법을 테스트하는 초기 임상 시험이 가능해질 것이다. 연방 정부는 또한 전국의 연구 센터와 임상 시험 현장에서 세포요법 연구를 촉진하는 기반시설 구축과 공유 자원을 제공하는 데 중요한 역할을 한다.

만약 우리가 고형 종양을 성공적으로 치료하고 지원 기반 시설 개발을 유지하기 위해 세포요법을 적용할 수 있다면, 더 많은 환자들이 이 맞춤화되고 고도로 표적화된 암 치료법으로부터 혜택을 받을 수 있을 것이다.

건강한 조직을 손상시키지 않고 고형 종양세포를 표적으로 삼기

세포요법의 핵심 요건은 암세포에서 주로 발견되거나 암세포에서만 발견되는 분자를 식별하는 것이다. 고형 종양에만 나타나는 암 특이 분자의 부족은 더 많은 암 환자들에게 세포요법을 가능하게 하는 데 주요한 장벽이 되어왔다. 이것은 어린이의 종양 세포와 건강한 세포가 많은 동일한 분자를 많이 공유하기 때문에 소아암 치료는 특히 어렵다.

지난 몇 년 동안 NCI 투자는 어린이에게서 발생하는 종양을 포함하여 고형 종양에 대한 종양 표지자(바이오마커) 발견을 강화했다. 2019년 스탠퍼드대 연구진이 이끄는 NCI 지원팀은 일부 소아암 세포 표면에서 발견되는 B7-H3라는 단백질을 인식하기 위해 T세포(면역세포의 한 종류)를 부양하여 생쥐에 이식된 소아 종양을 축소했다.

최근 NCI 연구진은 생쥐의 암세포 표지자 GPC2와 메소테린, 인간의 GPC3를 표적으로 하여 신경아세포종과 폐암, 간암을 치료하는 성인을 위한 3가지 세포 치료법을 개발했다. 암에 특화된 표면 단백질 라이브러리(데이터 저장물)를 손에 쥐면, 연구자들은 고형 종양 세포를 더 효과적으로 표적으로 삼는 방법을 탐구할 수 있다.

이것은 유망한 연구 분야이지만 극복해야 할 과제가 더 많다. 누가 세포요법의 혜택을 가장 많이 받을 것인지, 그리고 어떻게 하면 사람의 암을 이러한 치료에 더 취약하게 만들 수 있는지를 확인하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다.

이러한 과제를 해결하기 위한 연구가 진행 중이다. 치료 내성의 암에 걸린 세 명의 참가자가 참여한 NCI가 후원하는 최초의 인간 실험에서, 펜실베이니아 대학과 스탠포드 의과 대학의 연구원들은 각각의 환자의 특정 암을 인식하고 종양에서 오는 면역 억제 신호를 무시하도록 유전자 조작을 했다. 변형된 T 세포는 안전하게 사용할 수 있었고 인간에게 지속이 되었으며, 세 명의 환자 각각의 종양을 표적으로 삼을 수 있었다.

CAR T-세포 치료는 환자의 T세포가 암세포에 있는 특정 단백질(항원)에 결합하여 죽게 만들기 위해 실험실에서 유전자 조작을 하는 치료의 일종이다.

CAR T-세포 치료 과정

1. 세포를 얻기 위해 환자의 혈액을 제거한다.

2. 실험실에서 CAR T 세포를 만든다.

3. 수백만 개의 CAR T 세포를 배양한다.

4. CAR T 세포를 환자의 몸에 주입한다.

5. CAR T 세포는 암세포에 붙어서 암세포를 죽인다.

세포치료 도구 상자를 얻기 위한 도구세트 전체에 투자

하나의 도구가 특정 기능을 위해 설계된 것과 같은 방식으로, 면역 세포는 특정 작업을 위해 만들어진다. 여러분은 나사를 돌리기 위해 망치를 사용하지 않을 것이고, 암세포의 내부 기계장치를 겨냥하기 위해 표면 단백질을 감지하는 면역 세포를 사용하지 않을 것이다. 그것이 우리가 세포 치료 도구 상자에 여러 종류의 세포를 추가해야 하는 이유이다.

키메라 항원 수용체(CAR) T 세포는 세포 치료 응용 분야에서 선호되어 왔으며 현재까지 FDA 승인을 받은 모든 세포 치료에 사용되고 있다. 그러나 흑색종과 유방암을 치료하기 위해 개발된 종양침투 림프구(TIL)를 포함한 다른 면역세포는 가능성을 보여준다.

각 접근 방식에는 이점도 있지만 극복해야 할 과제도 있다. 지속적인 투자는 우리가 이러한 접근법을 최적화하고, 각 암 유형에 가장 적합한 도구를 배우고, 잠재적으로 세포 치료 도구 상자에 더 많은 세포 유형을 추가하는 데 도움이 될 것이다.

• 키메라 항원 수용체 (CAR) T 세포 : 환자 자신의 T 세포는 암 세포의 표면에서 항원이라고 불리는 분자를 인식하도록 설계된 CAR라고 불리는 수용체로 실험실에서 변형된다. 모든 암 유형에 대한 종양 특이 항원 표지자 라이브러리(저장고)를 구축하려면 더 많은 연구가 필요하다.

• 공학적으로 조작한 T세포 수용체 세포 : 환자 자신의 T세포는 암세포 내부에서 처리(프로세스)되고 특수한 단백질 복합체에 의해 표면에 발현되는 암 관련 단백질을 감지하는 수용체로 인공적으로 조작이 된다. 고형 종양을 치료하기 위해 더 안전하고, 더 효과적이고, 더 오래 지속되는 인공 T 세포 수용체 세포를 만드는 합성 생물학적 접근법을 개발하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다.

• 종양 침투 림프구(TIL) : 이미 환자의 종양에 침입한 T세포는 제거되고 실험실에서 대량으로 배양되어 환자에게 다시 주입된다. TIL과 다른 모든 세포 치료법이 더 효과적이 되기 위해서는 면역 억제 신호를 극복하기 위한 더 많은 연구가 필요하다.

• 내추럴 킬러(NK) 세포 : T 세포와 마찬가지로 NK 세포는 암 세포의 파괴를 표적으로 겨냥하는 수용체를 발현하도록 변형될 수 있다. 그 이름이 암시하듯이, 자연 킬러 세포는 병원체와 비정상적인 세포를 제거한다. 이러한 새로운 세포 치료 기술을 개발하고 일단 환자에게 다시 도입되면 세포가 생존하도록 돕는 것과 같은 초기 문제를 극복하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다.

더 많은 연구를 통해, 우리는 각각의 암 유형에 맞춘 세포 치료 접근법을 상상할 수 있다. NCI가 이 분야에서 주목할 만한 성과를 거둔 곳은 Cancer Moonshot(암 정복) 프로젝트인 NCI의 세포 기반 요법을 위한 센터(Center for Cell-Based Therapy)이다. 이 센터는 NCI 내 프로그램의 다학제 공동체로, 신속한 세포 치료 발전을 위한 최첨단 세포 치료 강화 기반시설 지원의 추가 개발을 촉진하고 가속화한다.

NCI는 더 많은 암 유형에 대한 실행 가능한 치료 선택지로 세포 치료를 확립하는 데 필요한 기반시설 투자를 하고 있다. 예를 들어, NCI는 암 입양 세포 치료 네트워크(Can-ACT)를 성장시키고 촉진할 것이다. 이 새로운 네트워크는 성인과 어린이의 고형 종양에 대한 새로운 세포 치료법의 초기 단계 임상 시험에 대한 지원을 제공하는 연구 공동체의 상당한 격차를 메운다. 이러한 연구에 필요한 세포 치료법을 생산하기 위해, 프레드릭 국립암연구소는 미국 전역의 연구자들에게 표준화된 세포 치료법 제조를 제공한다.

이러한 NCI 지원 자원은 오늘날 세포 치료 연구자들이 직면한 기술 및 제조 문제를 해결하는 데 중요하다. 지속적인 NCI 지원은세포 구성 기술을 간소화하고 표준화된 세포 치료 절차를 개발하는 데 도움이 될 것이다. 이러한 과정은 신속하고 안전한 세포 치료제 생산과 더 많은 환자에게 세포 치료를 제공할 수 있는 미래에 필수적인 요소이다.