기존의 항암치료제와는 달리 부작용이 거의 없는 자가세포치료법으로, 환자자신의 면역세포를 활성화하여 체내에 항암면역을 강력하게 유도함으로써 암세포를 제거하는 환자 지향적인 치료법이다. 수지상세포는 현재까지 알려진 면역세포 중 가장 강력한 항원제시세포 (APC)로 잘 알려져 있다. 그러나 수지상세포가 사람의 혈액 내에 극소량 존재하며 그나마 암환자의 경우 활성이 현저히 떨어져 있어 암환자의 혈액으로부터 암 항원제시능이 뛰어난 고활성의 수지상세포를 대량 생산하는 기술이 치료성공의 관건이다. 또한 수지상세포 관련 면역학적 연구에는 많은 경험과 고도의 축적된 기술이 요구된다.
자기 면역세포를 이용한 이 치료제는 환자의 혈액으로부터 고활성의 수지상세포를 대량 분화 시킨 뒤 방사선을 조사한 종양부위에 직접 주사함으로써 항암면역기능을 강화시켜 암을 치료하는 맞춤형 암세포 치료제다. 즉, 환자 혈액에서 추출한 세포를 체외에서 특수 조작한 뒤 환자에게 주사해 특정 암을 치료하는 것이다.
기존에 수지상세포 배양액에 종양항원을 첨가하여 종양항원을 탑제하던 방식을 개선하여
기존의 방법에 국내 최초로 전기천공법을 이용 수지상세포의 세포막에 순간적으로 미세한 구멍을
만든 다음 종양 항원을 수지상세포내로 직접 주입해줌으로써 암세포를 죽이는데 중요한 역할을
하는 세포독성 T 세포(Cytoltoxic T Lymphocyte)의 활성과 T helper
cell의 활성을 동시에 증가시키는 방법이다.
Cancer Immunology and Immunotherapy, 2004,
53; 315-322 (3월호게재)
Dendritic cells loaded with
exogenous antigen by electroporation can enhance
MHC class I-mediated antimour immuntiy
(수지상세포에 외부항원을 전기천공에 의해 주입하면 MHC class I 분자에 의해 매개되는
항종양 면역반응을 증가시킨다)
● 요 약
면역시스템은 종양을 인식하고 공격할 수 있는 능력을 가지고 있다. 특히 체액성 면역반응과
세포성 면역반응 모두가 종양을 제거하는데 관여하지만 그 중에서 세포성 면역반응이 특정
종양항원을 인식함으로써 종양을 억제시키는 것으로 알려져 있다. 이러한 세포성 면역반응에
중요한 역할을 하는 것이 CD8+ T 세포인데 이들 T 세포는 특정 종양항원을 인식하여야만
면역반응이 일어나게 된다. 결국 이러한 특정 종양항원을 제시하여 T세포에게 인식시켜주도록
하는 것이 APC(antigen presenting cell)라는 항원제시세포이며 가장
전문적인 APC세포가 수지상세포 (dendrtic cell)이다.
특정항원을 제시한 수지상세포에 의해 인식된 T 세포들이 종양세포를 죽이게 되는데 이러한
실험들은 다양한 동물모델에서 증명되고 있다.
실제로 많은 임상연구에서도 수지상세포를 이용한 면역치료법이 시도되고 있으며 그러한 사례들이
보고되고 있다.
수지상세포는 강력한 항원제시세포로서 이를 이용한 일반적인 백신 protocol에서 보면
주로 혈액내의 단핵구(monocyte) 로부터 IL-4와 GM-CSF라는 사이토카인을
이용해서 수지상세포로의 분화를 유도하며 이들은 미성숙한 수지상세포(immatur DC)단계에서
특정항원(종양항원)을 세포안으로 들어가게 하여 각종 단계를 거쳐서(processing)
MHC class II분자에 항원을 제시하도록 해 준다. 이들 제시된 종양항원을 CD4+
T 세포와 CD8+ T 세포들에 의해 인식되게 되며 결과적으로 강력한 종양면역반응을 유도하게
된다.
가장 일반적인 임상에서 사용되는 DC 백신의 경우에는 수지상세포의 MHC class I
분자에 외부에서 들어오는 항원을 얼마나 효과적으로 제시하여 강력한 CTL 반응을 유도해
낼 수 있는가가 중요한 관심사이다. 최근에 이러한 효과적인 항종양 면역반응을 유도하기
위해 세포 lyste, 특정 종양 펩타이드, mRNA, 아포토시스처리된 세포등을 수지상세포에
처리하는 방법들이 고안되고 있다
그러나 본 연구에서는 이러한 방법들을 이용한 경우보다 더 강력한 항종양 면역반응을 유도하기위해
본 연구에서는 수지상 세포에 수용성 종양항원을 전기천공 (electroporation)
이라는 방법을 사용하여 수지상 세포안으로 강제적으로 주입시키는 방법을 개발하였으며, 그
결과 항종양 면역반응인 CTL반응이 매우 증가하였음을 확인하였다
본 연구에서 이러한 항종양 면역반응을 보기 위한 모델링으로 수지상세포에 OVA라는 특정종양
단백질을 전기천공에 의해 주입한 후 CTL반응을 측정하기 위해 OVA에 대한 target세포로
작용하는 E.G7이라는 세포를 얼마나 효과적으로 죽일수 있는지를 측정한 결과를 일반적으로
수지상세포에 종양항원을 처리하는 pulsing(펄싱)이라는 방법을 통해 처리한 경우와
비교해 볼때 매우 효과적으로 target세포를 죽일수 있다는 사실을 토대로 실제로 수지상세포에
종양항원을 전기천공에 의해 처리한 후 암세포에 적용시킨다면 효과적인 항종양 면역반응을
유도하여 그 세포들을 제거할수 있음을 알수 있었다. 따라서 임상적으로 수지상세포를 이용한
종양면역치료에 사용되는 것을 고려해 볼때 현재 사용되는 일반적인 방법들보다 더욱 뛰어난
효과를 보일 수 있을 것으로 예상된다.
동물시험 결과로 본 연구개발 방법( E+P)은 고형암의 크기를 줄여 기존의 방법에
비해 보다 큰 효과를 보이는 것이 관찰되었다.
실제 폐암 세포를 마우스에 이식하여 종양을 발생시킨 다음 수지상세포를 주입해서 그
치료효과를 나타낸 그림이다. 왼쪽부터 아무런 치료를 하지 않은 콘트롤군이며, 그다음 전기천공
후 수지상세포만 주입한 것이며, 펄싱만 한 군, 전기천공과 펄싱을 동시에 한
수지상세포를 투여한 군이다
Int.J. Cancer : 109, 685-690, 2004 (5월호 게재
Accepted된 상태)
Direct injection of immature
dendritic cells into irradiated tumor induces efficient
antitumor immunity
(종양세포에 방사선 조사 이후 미성숙한 수지상세포를 직접 투여할 경우 효과적인 종양면역반응을
유도한다)
● 요 약
수지상세포는 강력한 항원제시세포로 면역반응을 개시한다
이들은 항원을 포획한 후 한번도 항원에 노출되지 않은 naive T세포들이 존재하는 림프절로
이동하게 되며 따라서 이들 T세포들이 제시된 항원을 인식하게 됨으로서 강력한 면역반응을
유도하게 된다.
일반적으로 종양치료에 있어서 항암요법이나 방사선치료를 하게 되는데 이 경우 종양세포들을
아포토시스(apoptosis)를 유도하여 세포들이 죽게 된다. 그러나 현재의 이러한 치료법은
완전하게 암세포들을 제거할 수 없다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 아포토시스(apoptosis)를
유도하는 종양치료법과 병행하여 수지상세포를 투여할 경우 아포토시스(apoptosis)된
종양세포가 수지상세포의 종양항원을 source로 제공되어지기 때문에 강력한 항종양 면역반응을
유도하게 할 수 있다는 사실을 확인하였다.
따라서 본 연구에서는 마우스 모델을 이용하여 종양부위에 15Gy 정도의 방사선을 조사하여
아포토시스(apoptosis)을 유도한 다음 수지상세포를 주사하였고, 수지상세포와 방사선
단독으로 치료한 경우와 비교하였을 때 월등히 뛰어난 치료효과를 확인할 수 있었다.
즉 수지상세포와 방사선 단독 처리한 경우에 일부의 종양조직이 남아 있으나 방사선을 조사한
후 수지상세포를 투여한 경우에는 대부분의 종양조직이 제거되었음을 확인하였다
따라서 본 연구에서는 보다 간편하고 효과적인 종양면역 치료 방법을 개발하고자 하였으며
실제로 임상환자에게 적용될 때 유용한 도구로 사용될 수 있을 것으로 예상되어진다.
◎ 수술 후 암조직을 확보한 환자 및 생검으로 암조직을 확보한
경우
- Electroporation 법 이용 (항원이 제시된 수지상세포 투여)
◎ 수술 전 암환자의 경우 (암조직 확보가 불가능한 경우)
- Irradiation 법 이용 (미성숙 수지상세포 투여하여 방사선 조사된 조직내부에서
암항원을 탐식하여 T세포에 정보를 제시)
◎ 치료율 및 장점
1) 구미 선진국 등에서 실시한 수지상세포를 이용한 암면역치료 임상시험자료에 보면
기존 치료 방법을 포기한 환자의 경우에도 완치율 10%, 임상적 유효율이 30~40%라고
발표되었다.
: 본 개발된 치료제는 기타의 암치료제에 비해 보다 강력한 암억제효과와 말기암환자 뿐만
아니라 전이암 및 2차암의 발생을 차단- 백신적 개념의 면역치료 역할을 하게된다.
2) 특이한 부작용이 없는 미래의 의약품으로서 개별 맞춤식 세포치료제
3) 전임상결과 면역학적, 병리 조직학적 검사에 어떤 독성도 나타나지 않았고 동물실험결과
기존의 방법에 비해 우수한 결과를 나타내었다.
- 1995년부터 수지상세포를 이용한 백신 치료 개발
- 현재까지 1000case 정도 임상 진행, 98개 연구소 에서 진행
- 공식적인 임상치료 사례 (방광암,유방암,백혈암,대장암,폐암 등 24개 종양 암)
- 개발국은 15개국 (미국 13개주, 태평양 5개국, 유럽 9개국)
- 개발사는 Dendreon corporation, Immunex corporation,
IDM, Kirin Brewery company 등 94개
- 완전 치료율 (치료개선은 제외)
- 방광암 25%, 폐암, 대장암 16%, 림프종 11%, 악성피부암 8%, 다골수암
17%, 신장암 11%
DC-Vac은 현재 임상 진행중인 폐암과 대장암에 이어 사망률과 발병율이 높은 유방암, 간암, 폐암으로 그 적응증을 늘려갈 예정입니다. 국내 암환자가 년간 5.8%이상 늘어나고 있어 시장성은 더욱더 커질 것으로 예상됩니다.
이번 연구는 바이넥스와 근화제약, 부산대, 동아대에서 산학공동으로 대학과 기업의 공동연구라는데
의의를 두고 있다. 서울을 기반으로 하는 근화제약은 전문 의약품 메이커로서의 입지를 높이는
계기로 삼을 것이며 향후 근화제약과 바이넥스의 공동번영을 열겠다는 것과 기타 분야에서도
양사의 특성을 살려 성공적인 개발을 위해 노력할 것임을 밝혔다.
바이넥스도 근화제약과 공동연구 개발을 하기로 하여 폐암치료제 개발에 총11억을 투자 받기로
하였고, 그 외의 암 치료제 개발에도 50%의 연구비를 투자 받기로 하여 총 투자 규모는
최소 30억원에 이른다. 특히 개발 후 특허 기술료와 판매 로얄티(매출원가 대비 15%)를
받기로 하는 등 이 분야에서 세계적인 선두주자가 되겠다는 포부다.
이번 연구는 바이넥스와 근화제약, 부산대, 동아대에서 산학공동으로 대학과 기업의 공동연구라는데
의의를 두고 있다. 서울을 기반으로 하는 근화제약은 전문 의약품 메이커로서의 입지를 높이는
계기로 삼을 것이며 향후 근화제약과 바이넥스의 공동번영을 열겠다는 것과 기타 분야에서도
양사의 특성을 살려 성공적인 개발을 위해 노력할 것임을 밝혔다.
바이넥스도 근화제약과 공동연구 개발을 하기로 하여 폐암치료제 개발에 총11억을 투자 받기로
하였고, 그 외의 암 치료제 개발에도 50%의 연구비를 투자 받기로 하여 총 투자 규모는
최소 30억원에 이른다. 특히 개발 후 특허 기술료와 판매 로얄티(매출원가 대비 15%)를
받기로 하는 등 이 분야에서 세계적인 선두주자가 되겠다는 포부다.
자가유래 활성화 림프구(Autologous Activated Lymphocyte)란? 인체 내에 존재하는 면역세포 중에는 바이러스에 감연된 세포 또는 암세포와 같이 형질전환된 세포를 인식하여 제거할 수 있는 T 림프구와 자연살상세포 등이 존재한다. 따라서 이러한 면역세포들이 그 기능을 활용한다면 암 발생 예방 및 치료에 효과가 있을 것으로 기대된다. 그러나 암환자에서는 면역세포의 기능이 약화되어 있거나 그 수가 너무 부족하여 충분한 항암효과를 기대하기 어렵다.
?자가유래 활성화 림프구(Autologous activated lymphocyte) 치료제란 체외에서 환자의 혈액내에 존재하는 면역세포의 활성도 및 그 수를 증가시켜 다시 환자에게 투여하여 암을 치료하는 자가 맞춤식 암면역치료제이다.
1. 치료 방법? 환자에게서 약 20ml의 혈액을 얻은 후 이 혈액 내에 존재하는 림프구만을 분리하여 특정 배양액에서 배양하게 된다. 약 2~3주간의 배양과 다양한 안정성 검사를 마친 후, 깨끗하고 안전한 활성화 림프구를 환자에게 다시 주입한다.
2. 치료의 특징? 기존의 암치료 방법인 수술, 방사선 요법, 항암제 요법과는 달리 부작용이 거의 없는 치료방법으로, 환자 자신의 면역세포를 암세포에 대한 강력한 세포 독성을 갖도록 하기 위하여 체외에서 활성도 및 그 수를 증가시켜 체내로 다시 투여하여 암세포를 제거하는 환자 지향적 맞춤식 항암치료 방법이다.
중앙연구소<세포치료제
