면역요법 개인 차 큰 이유? 3개 면역세포 모여 공격해야 효과↑

슬론 케터링 암센터 면역학자인 안드레아 쉬팅어 박사와 동료들은 암세포를 죽이려면 '삼축' 면역 세포가 필요하다는 것을 발견했다. 이 발견은 의사들이 면역요법을 시행하는 방식들을 바꿀 수 있다.

오늘날 암 면역요법에 대한 실망스러운 사실이 있다. 때로는 아주 잘 작동하지만 어떤 때는 전혀 작동하지 않는다는 것이다. 이것이 항상 미스터리였다.

슬론 케터링 암센터(MSK)와 베일러 의대의 연구자들은 이에 대한 해답을 찾았다고 밝혔다. 연구팀은 면역 세포가 종양 세포를 효과적으로 죽이려면 특정 공간적 구성(삼축 체제)을 취해야 한다고 말했다. 

삼축 체제는 세 가지의 세포를 의미한다. 하지만 그저 세 가지의 세포로는 되는 것은 아니다. 필요한 것은 세 가지의 다른 면역 세포가 모두 동시에 같은 장소에서 협력하는 것이다. 즉, 하나의 수지상 세포와 하나의 세포독성 킬러 T 세포 그리고 하나의 헬퍼 T 세포가 필요하다는 것이다.

면역학적으로 보면 이 세포들은 희귀하거나 특이하지 않다. 이들은 모든 면역학 교과서에 기술된 표준적인 면역세포다. 하지만 지금까지 아무도 암세포에 대한 효과적인 면역 반응을 생성하기 위해 이 세포들이 종양에 물리적으로 함께 존재해야 한다는 것을 알지 못했다. 이 연구결과는 2024년 7월 8일 Cancer Cell 저널에 게재됐다. 

엘리트 전투 부대가 실패하는 이유에 대한 단서를 찾다

쉬팅어 연구실의 박사 후 연구원인 가브리엘 에스피노자-카라소 박사가 이 새로운 논문의 첫 번째 저자다. 이 연구 분야에 대한 호기심을 갖게 된 계기는 T세포 요법에 대한 인간 임상 시험에서 얻은 솔직히 실망스러운 데이터였다. 이는 연구자들이 환자로부터 세포독성 T세포 샘플을 채취하여 암을 인식하는 세포를 식별한 다음 실험실에서 수십억 개의 사본으로 증식하여 환자에게 돌려주는 요법이다. 

연구팀은 "우리가 실험실에서 가장 완벽한 세포독성 T 세포를 생성하고, 환자에게 수십억 개의 세포를 투여했는데도 여전히 암을 제거하지 못하는 게 늘 의문이었다. 우리가 놓치고 있는 근본적인 것이 있는 듯했다"고 말했다.

T 세포에게 살해 허가증 주기

과학자들은 세포독성 T 세포가 스스로 작동하지 않는다는 사실을 오랫동안 알고 있었다. 그들은 무장하고 활성화되기 위해 헬퍼 T 세포의 도움이 필요했다. 이것은 교과서적인 지식이다.

그래서 세포독성 T 세포가 활성화되고 수용성 T 세포 치료를 위해 준비되는 모든 기존 프로토콜(연구계획서)에는 헬퍼 T 세포가 만든 중요한 화학 물질이 추가된다. 

하지만 세포독성 T 세포가 무장하고 활성화되기 위해 초기에 헬퍼 T 세포의 도움이 필요할 뿐만 아니라, 살상 임무를 수행하기 위해서도 도움이 필요하다면 어떨까? 세포독성 T 세포는 제임스 본드처럼 살상 허가가 필요할까? 연구팀은 궁금했다.

이를 알아내기 위해 연구팀은 현재 사람에게 사용되는 것과 유사한 형태의 적응성 T 세포요법으로 치료할 수 있는 암의 생쥐 모델을 고안했다. 연구팀은 두 가지 대조적인 상황을 설정했다.

하나는 암이 있는 생쥐에게 세포독성 T 세포만 제공하는 것이고,  다른 사례에서는 세포독성 T 세포와 헬퍼 T 세포를 모두 제공했하는 것이었다. 결과는 명확하고 극적이었다. 두 가지 유형의 T 세포를 모두 받은 쥐에서만 종양이 퇴치되는 것을 보았다.

연구팀은 "이것이 의미하는 바는 세포독성 기계를 가동하는 것만으로는 실제로 죽이는 데 충분하지 않다는 것이다. 실제로 표적 세포를 죽이려면 허가를 받아야 한다"고 말했다.

그들이 현미경으로 생쥐의 종양 조직을 살펴보았을 때 그 허가가 어떻게 발생할 수 있는지 더 명확해졌다. 그때 그들은 치료에 반응한 생쥐에서 세포가 독특한 면역 세포 삼중 체제를 형성한다는 것을 보았다. 세포는 물리적으로 함께 자리 잡고 있었다.

실험용 생쥐에서 사람으로

이 체제가 사람에서도 동일한지 면역 체크포인트 억제제를 받는 흉막 중피종 환자를 살펴봤다. 이 면역요법을 받은 환자 중 일부는 효과가 있었지만 어떤 환자들은 전혀 반응이 없었다. 

연구팀이 조직 샘플을 살펴봤을 때, 치료에 반응한 환자들의 종양에 독특한 삼중 체제가 형성된 것을 발견했다. 반응하지 않은 환자들은 그런 삼중 체제가 없었다.

그것은 면역 삼위가 실제로 중요하고 우연이 아니라는 매우 설득력 있는 증거였다. 세 가지 유형의 면역 세포는 암 세포에 맞서 더 강력한 전투력을 발휘하는 방식으로 상호 작용한다.

면역 세포 삼축 체제의 임상적 의미

연구팀은 이러한 삼중 체제가 면역요법에 반응할 가능성이 있는 개인을 식별하는 바이오마커로 사용될 가능성이 있다고 말한다. 지금까지 의사들은 그러한 구별을 할 수 있는 좋은 바이오마커를 가지고 있지 않았다.

또한 이 결과는 의사들이 수용성 T 세포 치료를 어떻게 투여할지 재고해야 한다는 것을 의미한다. 킬러 T 세포를 투여와 함께 헬퍼 T 세포도 포함해야 한다는 것이다. 마지막으로, 이 결과는 암 관련 단백질 조각을 환자의 킬러 T 세포를 증강시키도록 설계하는 암 백신 설계에 영향을 미칠 수 있다. 

이번 연구 결과의 주요 의미는 세포의 절대적인 수가 중요한 것이 아니라 공간적 구성이 중요하다는 것이다. 세 가지 세포 유형은 함께 전장에 있어야 하며, 그렇게 하는 치료법을 만드는 것이 다음 큰 목표라고 연구팀은 밝혔다.