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[연구] 암세포 잡는 자연살해세포 공격력 극대화 기술 개발

김성화 기자ksh2@healthi.kr 입력 : 2019-08-26 11:35  | 수정 : 2019-08-26 11:35

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기능성 나노입자 제작 및 생체 적용 모식도
자료=한국연구재단

 

[헬스앤라이프 김성화 기자] 한국연구재단(이사장 노정혜)은 차의과학대학교 의생명과학과 박경순, 박우람, 한동근 공동연구팀이 생체재료 기반 나노기술을 이용해 자연살해세포가 암세포를 보다 잘 공격하도록 만드는 세포치료제 제작기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

 

우리 몸에 선천적으로 존재하는 자연살해세포는 바이러스에 감염된 세포나 암세포를 선택적으로 인식한 후 즉각적으로 파괴한다. 다른 면역세포와 달리 면역거부반응이 적어 건강한 사람의 세포를 환자에게 사용할 수 있는 등 여러 장점이 있다.

 

때문에 암세포 표면의 이름표(항원, EGF Receptor)를 더 잘 읽을 수 있도록 이름표와 결합하는 암세포 인식강화 유전자(EGF Receptor -CAR)를 도입해 자연살해세포의 암세포에 대한 공격력을 높이려는 연구가 활발하다.

 

하지만 자연살해세포의 자체방어기작 때문에 외부에서 인식강화유전자를 도입하기가 쉽지 않다. 암세포와 보다 잘 싸울 수 있는 자연살해세포를 만드는 데 어려움을 겪는 것 그런 이유에서다.

 

기존 바이러스를 이용해 암세포 인식강화 유전자를 자연살해세포 내로 전달하려는 방식은 바이러스를 매개체로 한다는 점에서 안전성 측면에서 다소 불리하며 자연살해세포가 바이러스를 공격해 전달효율을 높이는 데 한계가 있었다.

 

다기능성 나노입자가 표지된 자연살해(NK)세포의 생체내 추적 영상
자료=한국연구재단

 

연구팀은 바이러스 대신 형광을 띠는 자성 나노입자를 암세포 인식강화 유전자와 함께 전달함으로써 자연살해세포 내로 이 유전자가 전달되는 효율을 크게 높였다. 고분자 생체재료를 나노입자 위에 겹겹이 쌓는 삼중코팅 방식을 통해 자연살해세포의 자체 방어기작을 회피하도록 설계해 이 유전자를 보다 효과적으로 세포 내로 전달할 수 있었다.

 

나노입자의 도움으로 자연살해세포 표면에 암세포 인식강화 단백질이 정상적으로 만들어지는 것과 악성유방암세포벽에 구멍을 내어 파괴하는 능력이 향상되는 것을 확인했다. 실제 유방암 생쥐모델에서 종양성장 억제능력을 살펴본 결과 종양크기가 대조군에 비해 약 4배 감소한 것으로 나타났다.

 

또한 나노입자가 자성을 띠는 아연-철 산화물과 근적외선 형광 분자를 포함하고 있어 기존 자기공명영상과 광학형광영상기법으로 생쥐 동물모델에서 자연살해세포의 위치나 움직임을 추적할 수 있음을 입증했다.

 

박경순 교수는 “차세대 항암면역세포로 주목받는 자연살해세포를 자유자재로 엔지니어링할 수 있는 기술을 개발한 것”이라고 설명했다.

 

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 개인기초연구(중견연구 및 신진연구)사업과 보건복지부 연구중심병원육성과제 지원으로 수행됐으며 국제학술지 <바이오머티리얼스(Biomaterials)>에 최근 게재됐다.

 

사진=한국연구재단

 

****** 아래는 논문 원본 일부 발췌본(Downloaded from Biomaterials)

 

 

Multifunctional nanoparticles for genetic engineering and bioimaging of natural killer(NK) cell therapeutics

 

Kim KS, Han JH, Park JH, Kim HK, Choi SH, Kim GR, Song H, An HJ, Han DK, Park W, Park KS

 

 

Abstract

 

Recently, natural killer (NK)-based immunotherapy has attracted attention as a next-generation cell-based cancer treatment strategy due to its mild side effects and excellent therapeutic efficacy. Here, we describe multifunctional nanoparticles (MF-NPs) capable of genetically manipulating NK cells and tracking them in vivo through non-invasive magnetic resonance (MR) and fluorescence optical imaging. The MF-NPs were synthesized with a core-shell structure by conjugation of a cationic polymer labeled with a near-infrared (NIR) fluorescent molecule, with the aid of a polydopamine (PDA) coating layer. When administered to NKs, the MF-NPs exhibited excellent cytocompatibility, efficiently delivered genetic materials into the immune cells, and induced target protein expression. In particular, the MF-NPs could induce the expression of EGFR targeting chimeric antigen receptors (EGFR-CARs) on the NK cell surface, which improved the cells' anti-cancer cytotoxic effect both in vitro and in vivo. Finally, when NK cells labeled with MF-NPs were injected into live mice, MF-NP-labeled NK cells could be successfully imaged using fluorescence and MR imaging devices. Our findings indicate that MF-NPs have great potential for application of NK cells, as well as other types of cell therapies involving genetic engineering and in vivo monitoring of cell trafficking.1, Kim GR1, Song H1, An HJ4, Han DK5, Park W6, Park KS7.

 

※ 출처 Biomaterials


ksh2@healthi.kr

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