암세포를 죽이는 자연살해(NK)세포의 분화 및 활성기작 규명 성공...동물실험 확인

한국생명공학연구원(생명硏, 원장 양규환 梁奎煥) 세포체연구부 최인표(崔仁杓, 49, 부장) 박사팀과 인간유전체연구실 유대열 박사팀은 과학기술부의 21세기프런티어연구개발사업인 인간유전체기능연구사업단(단장 유향숙)과 세포응용연구사업단(단장 문신용)의 지원을 받아 체내에서 암세포를 직접 파괴하는 자연살해(Natural Killer; NK)세포의 분화와 활성 메커니즘을 세계 최초로 규명하는데 성공했다.

NK세포는 면역체계의 최전방을 방어하는 면역세포로 백혈구의 림프구 속에 존재하며 각종 바이러스나 암세포를 공격해 파괴하는 자살특공대이다. NK세포는 암뿐만 아니라 자가면역질환 등 각종 난치성 질병과 다른 면역세포의 기능조절에도 중요한 역할을 한다는 것이 최근 의학계의 보고이다.

연구팀은 신규 유전자 'VDUP1'를 찾아 동물모델실험을 한 결과 이 유전자를 가지지 않은 생쥐는 그렇지 않은 생쥐에 비해 NK세포의 수와 기능이 현저히 저하되어 있고 암세포가 이상 증식해 있는 것을 확인함으로써, 이 유전자가 성체줄기세포 배아기나 태아기를 넘어 이미 성숙된 조직에서 얻은 줄기세포이다
에서 NK세포로 분화하는데 중요한 역할을 한다는 것을 밝혔다.

최 박사는 “환자의 골수로부터 추출한 줄기세포를 인위적으로 면역세포로 분화시키고 활성화시키는 기술개발에 성공했다”며, “암 등 면역세포와 관련된 난치병치료를 위한 신약개발에 활용할 것”이라고 말했다.

이번 연구성과는 NK세포와 관련된 각종 난치병의 면역항암치료를 위한 원천기술을 개발한 것으로, 국내 연구진이 수술, 항암제, 방사선 요법 등 기존의 방법으로 치료하지 못한 말기 암 환자들도 치료 가능한 ‘제4의 항암치료요법’ 개발에 주도권을 확보한 것으로 평가된다.

이 연구결과는 23일 새벽 2시(한국시간) 셀(Cell)의 자매지이자 면역학 분야 최고 저명 학술지인 ‘이뮤니티’(Immunity) 온라인 판에 발표됐다.

1. 연구배경

NK세포는 암세포나 바이러스에 감염된 세포를 공격해 파괴하는 면역세포로 B세포나 T세포와 같은 다른 면역세포의 기능조절에도 중요한 역할을 한다 인체의 면역기능을 유지하는데 주로 관여하는 세포로는 균을 잡아먹어 죽이는 탐식구와 항체나 사이토카인 등을 분비해 면역기능을 하는 림프구가 있다. 림프구의 종류에는 바이러스에 감염된 세포와 암세포를 직접 공격하는 NK세포, 항체를 분비시켜 항체가 항원과 결합함으로써 탐식구의 탐식능력을 높여주는 B세포, 여러 종류의 사이토카인(면역조절물질의 일종)을 분비해 탐식구와 림프구의 증식을 촉진하고 활성화시키는 T세포가 있다.

보완적인 항암기능을 하는 B, T세포와는 달리 암세포를 직접 공격해 파괴함.

많은 연구자가 줄기세포가 NK세포로 분화하는 과정에서 중요한 역할을 하는 분화유전자를 찾아 역할과 기능을 연구해 왔으나 별다른 성과를 얻지 못했다.

최 박사팀은 지난 2000년 새로운 NK세포 분화유전자인 ‘VDUP1'을 찾아내(GenBank 등록, F173681) 그 기능을 연구한 결과, 이 유전자가 면역세포에서 많이 발현된다는 것을 확인하고, 면역세포와의 관계와 기능에 대한 과학적인 해답을 찾기 위한 연구를 수행해 왔다.(J. Immunol 2000, Oncogene 2003)


2. 개발 내용

연구팀은 VDUP1 유전자가 줄기세포로부터 NK세포로 분화되는 중간단계에서 많이 발현되고, NK세포의 분화과정에 중요한 역할을 한다는 실험결과를 얻었다.

이 유전자가 없는 형질전환생쥐를 만들어 소장을 관찰한 결과, NK세포의 숫자와 활성이 약 70% 감소해 항암기능이 크게 저하되어 있고 암 세포가 이상 증식해 있는 것을 확인했다.

이번 연구결과는 암, 자가면역질환과 같이 NK세포의 기능과 직접적인 관련이 있는 난치병의 면역학적 치료기술을 세계 최초로 개발한 것으로, 국내 연구진이 NK세포를 이용한 면역항암치료 신약개발을 위한 원천기술을 확보한 것으로 평가된다.

연구팀은 환자의 골수로부터 줄기세포를 추출해 자연살해세포로 분화시키고 활성화시켜 환자의 몸에 다시 주입하기 때문에 면역거부반응이 거의 없어 수술, 항암제, 방사선 요법 등 기존의 방법으로 치료하지 못한 말기 암 환자들도 치료가 가능할 것으로 기대하고 있다.

3. 향후 계획

NK세포의 분화단계별로 VDUP1 유전자가 어떠한 기능을 하는지를 규명하고, 이 유전자와 관련된 항암 표적 유전자들을 발굴해 관련 유전자들간의 네트워크를 밝혀 신약개발에 활용할 계획이다.

성체줄기세포를 NK세포로 분화시키는 기술을 보다 정교하게 발전시켜 숫자와 기능이 현저히 저하된 암 환자들의 NK세포를 회복시키는 세계 최초의 면역항암치료 신약개발에 활용할 계획이다.
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