NK세포는 선천면역을 담당하는 세포로 바이러스 감염세포나 종양세포 등의 비정상 세포를 인식해 파괴하는 역할을 담당한다. 우리 몸에 선천적으로 존재하는 NK세포는 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 NK세포의 암세포에 대한 공격력을 높이려는 연구가 활발하다. EGF 리셉터(Receptor)는 악성 유방암세포의 표면에 많이 발현되는 표피생장인자 수용체다.
하지만 그동안 NK세포의 자체방어기작 때문에 외부에서 인식강화유전자를 도입하기가 쉽지 않아 암세포와 보다 잘 싸울 수 있는 NK세포를 만드는 데 어려움을 겪어 왔다. 기존 바이러스를 이용해 암세포 인식강화 유전자를 NK세포 내로 전달하려는 방식은 바이러스를 매개체로 한다는 점에서 안전성 측면에서 다소 불리하며 NK세포가 바이러스를 공격해 전달 효율을 높이는 데 한계가 있었다.
연구팀은 바이러스 대신 형광을 띠는 자성 나노입자를 암세포 인식강화 유전자와 함께 전달함으로써 NK세포 내로 이 유전자가 전달되는 효율을 크게 높였다. 고분자 생체재료를 나노입자 위에 겹겹이 쌓는 삼중코팅 방식을 통해 NK세포의 자체 방어기작을 회피하도록 설계해 이 유전자를 보다 효과적으로 세포 내로 전달할 수 있었다. 나노입자의 도움으로 NK세포 표면에 암세포 인식강화 단백질이 정상적으로 만들어지는 것과 악성유방암세포벽에 구멍을 내 파괴하는 능력이 향상되는 것을 확인했다. 실제 유방암 생쥐모델에서 종양성장 억제능력을 살펴본 결과 종양 크기가 대조군에 비해 약 4배 감소한 것으로 나타났다.
또 나노입자가 자성을 띠는 아연-철 산화물과 근적외선 형광 분자를 포함하고 있어 기존 자기공명영상과 광학형광영상기법으로 생쥐 동물모델에서 NK세포의 위치나 움직임을 추적할 수 있음을 입증했다.
박경순 교수는 “차세대 항암면역세포로 주목받는 NK세포를 자유자재로 엔지니어링할 수 있는 기술을 개발한 것”이라고 연구 의의를 설명했다.
과학기술정보통신부·한국연구재단 개인기초연구(중견연구 및 신진연구)사업과 보건복지부 연구중심병원육성과제 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘바이오머티리얼스(Biomaterials)’에 8월 9일(한국 시각) 게재됐다.
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