사이언스 제공
국제학술지 사이언스는 ‘T세포를 구하라’는 제목과 함께 아래로 한없이 떨어져가는 세포들 사이 노란색으로 휘어진 튜브 끝에 멈춘 세포들의 모습을 29일자 표지에 실었다. 튜브 끝 휜 부분의 노란색은 칼륨이 T세포를 잡아주었음을 뜻한다. T세포는 면역세포의 일종으로 몸 속에 들어온 이물질을 기억했다가 다시 공격하는 일을 하는데 최근에는 면역항암제로도 쓰이며 암을 잡을 후보군 중 하나로 연구가 활발히 진행되고 있다.
니콜라스 레스티포 미국립보건원(NIH) 국립암연구소(NCI) 선임연구원 연구팀은 T세포가 종양 속 높은 칼륨 농도에서는 줄기세포처럼 작동함을 확인하고, T세포를 고농도 칼륨에서 키우거나 비슷한 상황에 있는 것처럼 조작하면 암 면역치료를 더 효과적으로 할 수 있다고 사이언스에 소개했다.
암 치료 기법 중 하나인 면역요법은 치료하기 어려운 종양을 퇴치하는 등 놀라운 결과를 가져왔다. 하지만 여전히 면역치료에 반응하지 않는 종양도 많다. 또 면역세포가 암세포만 찾아서 공격하게 하는 CAR-T세포 치료제나 면역세포가 암을 상대로 더 공격적으로 변하게 하는 면역항암제 같은 치료는 T세포의 수명에 효능이 달려있다. T세포가 종양 내에서 암과 싸우다 지쳐 죽으면 효능이 끝난다. 과학자들은 T세포가 암에 반응하는 메커니즘을 연구하고 T세포가 자신을 복제하고 성장하면서 더 오래 면역치료를 지속하도록 하는 연구를 진행해 왔다.
연구팀은 칼륨 농도가 T세포의 능력을 바꾸는 키임을 이번에 발견했다. 암세포는 죽어서 터지면 세포 속 고농도 칼륨을 방출하면서 종양 속의 칼륨 농도를 전체적으로 높인다. 연구팀은 이런 고농도 칼륨 속에 있는 T세포가 줄기세포와 비슷한 능력을 유지할 수 있는 것을 발견했다. 연구팀은 이전에 죽어가는 암세포에서 방출되는 고농도의 칼륨이 종양을 공격하는 T세포를 막는다는 연구결과를 발표한 적이 있었는데 이번에 그 원리를 찾은 것이다.
이번 연구에서 연구팀은 고농도 칼륨 조건에서 T세포를 배양하는 것이 T세포의 줄기세포 능력을 유지해 주는 것을 확인했다. 종양에서 줄기세포화 된 T세포는 자신을 복제하나 면역세포로 성숙하지는 못한다. 종양은 T세포를 이 상태로 유지하게 함으로써 T세포의 공격을 피하면서 계속 자라는 것이다. T세포가 암과 싸울 수 있음에도 T세포가 있는 중에 암이 어떻게 성장하는지가 설명된다.
연구팀은 이를 역으로 이용하기로 했다. 종양 속 T세포는 암을 기억하는 상태이기 때문에 줄기세포화 된 T세포를 꺼내 연구실에서 분화시킨 후 환자에게 돌려주면 종양에 면역력을 가지는 세포를 넣는 입양세포이식(ACT) 기법의 효능을 높일 수 있다는 것이다.
연구팀은 고농도 칼륨에서 분화된 T세포가 실제 치료에 유용함을 확인했다. 세포 밖 칼륨 농도인 5mM보다 높은 40mM의 고농도 칼륨에서 키운 T세포를 피부암의 일종인 흑색종에 걸린 쥐에게 이식한 경우 쥐들은 30일이 지나도 모두 생존했다. 반면 정상 칼륨 농도에서 키운 T세포를 이식한 경우 30일 후 20%가 살아남았고, T세포를 이식하지 않은 경우는 20일 내로 모두 죽었다. T세포가 고농도 칼륨에 노출됐을 때의 특성을 유도하도록 약물을 썼을 때도 비슷한 효능을 보였다.
레스티포 선임연구원은 “다음 단계는 이번 연구를 더 나은 치료를 위해 사용하기 위한 임상 실험이 될 것”이라며 “이번 연구는 면역 치료제가 어떻게 작용하는지 설명하고 치료제를 개선할 수 있는 방법을 제시한다”고 말했다.
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