이번 연구를 수행한 박지훈(왼쪽) 박사와 전문정 학생연구원.[한국화학연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국화학연구원 박지훈 박사 연구팀이 암세포만 골라 파괴하는 차세대 세포 유전자 치료제( CAR 치료제)의 생산성을 높이는 새로운 유전자 전달체 기술 개발에 성공했다.

‘CAR 면역세포 치료제’는 환자의 면역세포(T세포, NK세포)를 꺼내고, 유전자를 추가해 암세포 추적·공격 능력을 높인 뒤 환자에게 넣는 차세대 세포 유전자 치료제다.

CAR-T 세포치료제 시장은 혈액암 치료 분야에서 높은 치료 효과를 보이며 빠르게 성장하고 있다. 글로벌 CAR-T 세포치료제 시장 규모는 2026년 약 48억 달러에서 연평균 성장률(CAGR) 13.6%로 성장해 2031년 약 90억 달러 규모에 이를 것으로 전망된다. 이는 기존 항암제에 반응하지 않는 난치성 혈액암 환자 증가와 함께 개인 맞춤형 세포치료제 수요가 확대되고 있기 때문이다. 다만 CAR-T 치료제는 환자 1인당 3~40만달러(수억 원) 수준의 높은 제조비용이 한계로 지적되고 있다.

생산 단계에서 핵심 기술은 질병 기능을 뺀 바이러스 전달체를 인공적으로 만드는 것이다. 전달체는 암 공격 유전자를 운반하여 면역세포 속에 넣는 역할을 한다. 이때 바이러스의 ‘외피(엔벨롭) 단백질’, 즉 면역세포 표면의 문을 찾고 여는 ‘열쇠 단백질’이 중요하다.

기존 면역세포 치료제 생산 과정에서는 주로 고양이 바이러스에서 얻은 ‘RD114’라는 단백질이나 소·돼지 등의 구내염 바이러스에서 얻은 ‘VSV-G’라는 단백질을 열쇠로 사용해 왔다. VSV-G는 렌티바이러스성 전달체에서 사용되는 열쇠 단백질이고, RD114는 레트로바이러스성 전달체에 쓰이는 표준화된 열쇠 단백질이다.

연구팀은 생산성을 높이기 위해 새로운 바이러스 종들을 탐색하던 중, 원숭이 레트로 바이러스 2형의 일부분인 ‘SRV2’ 외피 단백질에 주목했다.

연구진이 완성된 CAR 면역세포들을 살펴보고 있다.[한국화학연구원 제공]

실험 결과, 새로운 SRV2 전달체는 기존 RD114 방식보다 바이러스 자체 생산량이 월등히 높았고, 면역세포에 유전자를 발현시키는 효율 또한 T세포와 NK세포 모두에서 훨씬 우수했다. SRV2를 이용해 만든 CAR-T 세포는 기존 방식 대비 암 공격용 유전자 발현율이 약 20~25% 더 높게 나타났다.

동물실험 결과도 뛰어나다. 쥐에게 백혈병 암세포를 투여했을 때, 치료받지 않는 경우 약 열흘째 종양이 생겨 46일 만에 모두 사망했다. 기존 방식인 RD114 기반 CAR-T 치료제를 맞은 쥐들은 4마리 중 2마리가 33일째에 종양이 생기고 63일에 사망했다. 반면 이번에 만든 SRV2 기반 CAR-T 치료제를 맞은 쥐는 암세포 성장이 늦춰져 4마리 중 오직 1마리만 41일째에 종양이 생긴 후, 71일에 사망했다. 나머지 3마리는 실험 내내 종양이 전혀 자라나지 않았다.

연구팀은 이번에 개발한 SRV2 기반 유전자 전달체 제조 공정 최적화(플라스미드 비율 및 생산 프로토콜 확립 등) 연구를 마쳤으며, 향후 대량 생산 및 상용화를 위한 후속 연구를 이어갈 계획이다.

박지훈 박사는 “보편적으로 쓰이던 유전자 열쇠(RD114)보다 항암 유전자 변형 성능이 우수한 후보를 새로 발굴했다는데 의미가 있다”고 말했다.

이번 연구성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 게재됐다.