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암세포 구멍 내는 NK세포 공격력 높였다

차의과학대학팀, 나노입자 통해 암세포 인식 DNA 면역세포에 넣어
유방암 생쥐모델서 종양 4배 감소···면역세포 추적도 가능
암세포에 구멍을 내서 죽이는 자연살해세포를 제어할 가능성이 열렸다. 

한국연구재단(이사장 노정혜)은 차의과학대학교 박경순·박우람·한동근 교수팀이 생체재료 기반 나노기술을 이용해 자연살해세포의 공격력을 높이는 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

자연살해세포(NK세포)는 체내에서 바이러스 감염 세포나 종양세포 등 비정상 세포를 인식해 제거하는 면역 세포다. 

과학자들은 암세포 표면의 이름표(항원, EGFR) 단백질과 결합하는 유전자를 NK세포 넣어 공격력을 높이는 연구를 하고 있다. 그러나 바이러스를 통해 유전자를 NK세포에 전달하는 현재 방식은 안전성과 효율성이 낮다는 한계가 있다.

이에 연구팀은 바이러스 대신 형광을 띠는 자성 '나노입자'를 유전자 전달 도구로 사용했다. 

연구팀은 아연-철 산화물 나노입자에 고분자 생체재료를 3중으로 코팅했다. 나노입자 안에는 암세포의 이름표와 잘 결합하는 단백질(EGFR-CAR)을 만드는 DNA를 넣었다. 

이 나노입자를 NK세포에 처리하자 NK세포 표면에서 EGFR-CAR 단백질이 다량 생겼다. 암세포 인식강화 단백질이 많아진 것이다.

그 결과 NK세포가 악성유방암 세포벽에 구멍을 내고 파괴하는 능력이 향상됐다. 유방암 생쥐모델을 이용한 실험에서 종양 크기가 일반 생쥐모델보다 약 4배 감소했다. 

또한, 나노입자가 자성을 띠는 아연-철 산화물과 근적외선 형광 분자를 포함하고 있어서 자기공명영상과 광학형광영상기법으로 위치나 움직임도 추적할 수 있다.


다기능성 나노입자 제작과 생체 적용 모식도. (a) 삼중 코팅법에 의해 제작된 다기능성 나노입자의 구조. (b) 다기능성 나노입자와 키메라 항원 수용체(CAR) 발현 플라스미드 DNA 혼합체가 자연살해(NK)세포로 전달되어 발현되는 과정. <그림=차의과학대학교 제공>다기능성 나노입자 제작과 생체 적용 모식도. (a) 삼중 코팅법에 의해 제작된 다기능성 나노입자의 구조. (b) 다기능성 나노입자와 키메라 항원 수용체(CAR) 발현 플라스미드 DNA 혼합체가 자연살해(NK)세포로 전달되어 발현되는 과정. <그림=차의과학대학교 제공>

박경순 교수는 "이 기술은 항암면역 기능이 강화된 NK세포를 쉽게 제작하고 다양한 항암면역세포 치료제를 제어하는 플랫폼으로 활용될 것으로 기대된다"며 "고형암 주변 종양의 미세환경을 극복하는 기능이 탑재된 NK세포도 만들 계획"이라고 말했다.

연구 결과는 바이오머티리얼스(Biomaterials) 8월 9일자에 실렸다. 
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