스마트 항체 연구 이미지(AI 생성 이미지).[KAIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 빛이나 화학 자극을 이용해 원하는 시점과 위치에서만 면역세포를 활성화시켜 기존 CAR-T 치료의 부작용 문제를 획기적으로 줄일 수 있는 기술이 개발됐다.

기존 CAR-T(환자 면역세포를 유전적으로 조작해 암세포를 공격하도록 만든 세포치료 기술) 치료는 면역세포가 암세포를 인식하면 즉시 공격해 정상세포까지 손상시키는 부작용 위험이 있었다.

KAIST는 생명과학과 허원도 석좌교수 연구팀이 빛과 화학 자극을 이용해 세포 밖 항원 인식을 제어할 수 있는 ‘엑스트라바디(Extrabody)’ 플랫폼을 개발했다고 27일 밝혔다.

이번 연구의 핵심은 항체를 두 조각으로 분리한 뒤, 외부 자극이 있을 때만 다시 결합하도록 설계했다는 점이다. 일반적인 항체는 생성되자마자 항원에 결합하지만, 연구팀은 빛 또는 화학물질이 존재할 때만 두 항체 조각이 재결합해 항원을 인식하도록 구현했다.

단순히 항상 작동하는 기존 항체 시스템과 달리, 필요한 순간에만 선택적으로 작동하는 ‘온디맨드(on-demand·필요한 순간에만 활성화되는 방식) 항체 플랫폼’을 구현한 것이다.

실험 결과, 외부 자극이 있을 때만 항원 결합이 선택적으로 활성화됐으며, 다양한 항체 구조에서도 동일한 원리가 작동했다. 이는 엑스트라바디가 여러 표적과 항체 형태에 적용 가능한 모듈형 플랫폼(Modular platform·다양한 표적과 기능으로 확장 가능한 기술 구조)임을 보여준다.

또한 엑스트라바디가 단순한 항원 인식을 넘어 세포 간 상호작용까지 조절할 수 있음을 확인했다. 빛 자극이 있을 때만 세포끼리 접촉하고 항원을 전달하는 현상이 나타났으며, 자극이 없을 때는 이러한 반응이 거의 발생하지 않았다. 특히 항원이 세포 내부로 전달되는 과정도 관찰돼, 향후 세포 간 정보 전달 연구에도 활용 가능성을 보였다.

허원도( 왼쪽부터) KAIST 석좌 교수, 권유리, 유다슬이 박사.[KAIST 제공]

연구팀이 CAR 시스템(면역세포가 특정 암세포를 인식·공격하도록 설계한 기술)에 적용한 결과, 빛과 항원이 동시에 존재할 때만 세포 내부 신호가 활성화되는 ‘이중 잠금장치’가 구현됐다.

이를 통해 유전자 발현, 사이토카인(면역세포 간 신호 전달에 사용되는 단백질) 분비, 면역세포 활성화 등을 정밀하게 제어할 수 있었으며, 실제 T세포 실험에서는 빛 자극이 있을 때만 암세포를 선택적으로 공격하는 현상도 확인됐다.

허원도 석좌교수는 “엑스트라바디 기반 CAR-T 시스템은 빛 자극이 있는 부위에서만 선택적으로 활성화되기 때문에, 종양 부위에 빛을 조사하는 방식으로 치료의 정확도를 높이고 부작용을 줄일 수 있다”면서 “향후 동물 모델 실험과 전임상 연구를 통해 실용화 가능성을 검증해 나갈 계획”이라고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘셀 케미컬 바이올로지(Cell Chemical Biology)’에 5월 7일 게재됐다.