CAR-T (Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy)는 키메라 항원 수용체 T세포 면역치료제 입니다 . 이 치료법은 수년 동안 사용되어 왔지만 최근 몇 년간 임상적으로 개선되어 사용된 새로운 유형의 세포 치료법입니다. 이는 급성 백혈병 및 비호지킨 림프종 치료에 상당한 효능을 갖고 있으며 가장 유망한 암 치료법 중 하나입니다 . 모든 기술과 마찬가지로 CAR-T 기술도 오랜 진화 과정을 거쳐 CAR-T 기술이 점차 발전했습니다.
이 새로운 치료 전략의 핵심은 표적 세포를 인식하고 환자의 T 세포가 CAR을 발현하도록 유전자 변형된 CAR(키메라 항원 수용체)이라는 인공 수용체입니다. 임상 시험에서 과학자들은 투석과 유사한 과정을 통해 환자로부터 일부 T 세포를 추출한 다음 실험실에서 이를 유전적으로 변형하고 이 T 세포가 이 새로운 수용체를 발현할 수 있도록 이 CAR을 암호화하는 유전자를 도입했습니다. 이러한 유전적으로 변형된 T 세포는 실험실에서 증식된 후 다시 환자에게 주입됩니다. 이러한 T 세포는 자신이 발현하는 CAR 수용체를 사용하여 표적 세포 표면의 분자에 결합하며, 이 결합은 내부 신호를 유발하여 T 세포를 매우 강력하게 활성화하여 표적 세포를 빠르게 파괴합니다.
최근에는 급성 백혈병 및 비호지킨 림프종 치료에 사용되는 것 외에도 CAR-T 면역요법은 고형 종양, 자가면역 질환, HIV 감염, 심장 질환 및 기타 질병을 치료하기 위해 개선되었습니다.
1.Nature:Single-cell CAR T atlas reveals type 2 function in 8-year leukaemia remission
새로운 연구에서 예일 대학교, 펜실베니아 대학교, 클리블랜드 클리닉의 연구원들은 CAR-T 세포 치료를 받은 환자의 샘플을 연구한 결과 기생충 감염과 관련이 있으며 재생되는 것으로 생각됩니다. 암 면역에서 역할 암에서 부정적인 역할을 하는 제2형 면역 반응은 실제로 장기적인 암 완화와 긍정적인 상관관계가 있습니다. 이는 암 치료의 패러다임 전환을 의미할 수 있습니다.
관련 연구 결과는 'Single-cell CAR T atlas presents type 2 function in 8-year leukemia remission' 이라는 제목으로 네이처 저널에 2025년 9월 25일 온라인 게재됐습니다.
Nature, 2024, doi:10.1038/s41586-024-07762-w
이번 연구에서 연구팀은 82명의 ALL 환자와 6명의 건강한 대조군으로부터 약 700,000개의 CAR-T 세포를 사용하여 유전자 발현 프로파일을 구축하여 각 세포를 분석했습니다. 이 지도책은 장기간 생존한 ALL 환자의 CAR-T 세포에 실제로 뭔가 특별한 것이 있음을 보여주었습니다. 즉, 소위 제2형 면역 반응과 일반적으로 관련된 특정 단백질, 특히 사이토카인 IL-4 및 기타 단백질을 포함하고 있었습니다.
역사적으로 CAR-T 세포 치료와 같은 암 치료법의 표적이었던 1형 면역 반응과 달리, 2형 면역 반응은 기생충과 같은 면역 위협에 맞서 싸우는 데 사용됩니다. 이전에는 제2형 면역인자가 암과 싸우는 데 효과가 없으며 심지어 종양 성장을 촉진할 수도 있다고 생각되었습니다. 그러나 본 연구에서 세포 지도를 구성하는 데 사용된 데이터는 그렇지 않다는 것을 암시합니다. 연구팀은 ALL에서 제2형 면역 인자의 존재와 8년간의 무재발 관해 사이에 통계적으로 유의미한 상관관계가 있음을 지적했습니다.
두 번째 연구는 2형 면역반응의 메커니즘을 탐색하는 것을 목표로 했으며, 연구팀은 마우스 종양에 대한 1형 CAR-T 세포 단독 면역요법과 1형/2형 복합 면역요법의 효과를 비교했습니다. 병용 요법에는 IL-4 사이토카인의 변형된 장기 지속 버전이 포함됩니다. 관련 연구 결과는 2025년 9월 25일 네이처 저널에 온라인 게재됐다. 논문 제목은 '2형 사이토카인 Fc-IL-4가 암에 맞서 소진된 CD8+ T 세포를 활성화시킨다' 입니다.
이들 1형/2형 병용요법을 받은 쥐들은 완치율(86%)이 더 높았을 뿐만 아니라, 면역기억 덕분에 면역체계가 암세포 의 공격을 다시 받아도 생존율이 향상됐습니다 . 데이터를 면밀히 분석한 결과, 이 변형된 IL-4는 세포에 에너지를 제공하는 중요한 대사 경로인 해당작용을 촉진하는 것으로 나타났습니다. 연구팀은 마라톤 중 탄수화물 간식처럼 IL-4와 같은 제2형 면역인자가 지친 T세포에 연료를 공급하고 암과 싸우는 능력을 다시 활성화시킬 수 있다고 추측했습니다.
2.Nature Communications:IL-4 drives exhaustion of CD8+ CART cells
키메라 항원 수용체 T 세포 치료법(CAR-T 세포 치료법)은 혁신적인 면역 치료법이지만, 부분적으로 CAR-T 세포 고갈로 인해 내구성 있는 반응은 여전히 제한적입니다.
최근 국제잡지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 에 게재된 'IL-4는 CD8+ CART 세포의 고갈을 촉진한다' 라는 제목의 연구 보고서에서 메이요클리닉(Mayo Clinic) 등 연구진은 일부 환자에서 CAR-T 세포 치료가 실패한다는 사실을 밝히고 새로운 원인을 제안했습니다. 이 획기적인 치료법의 효과를 향상시킬 수 있는 항체와 유전자 편집 기술을 결합한 새로운 전략입니다.
CAR-T 세포치료는 재생면역치료의 일종으로, 연구자들이 환자로부터 T세포를 채취해 실험실에서 유전자 변형해 종양의 단백질을 표적으로 삼는 방식입니다. 이렇게 조작된 T 세포는 환자에게 다시 전달되어 환자 자신의 면역 체계의 힘을 활용하여 종양을 식별하고 파괴하는 "살아있는 약물" 역할을 합니다. 이 치료법은 일부 혈액암에서 극적인 결과를 보였지만 환자의 약 1/3에서만 효과가 있었습니다.
전략을 찾기 위해 연구진은 CAR-T 세포 치료를 받은 환자의 CAR-T 세포를 분석하고 관해에 들어간 환자의 데이터와 치료에 실패한 환자의 데이터를 비교했습니다. 그들은 또한 실험실 생쥐에서 림프종, 백혈병 및 다발성 골수종 에 대한 CAR-T 세포 치료법의 효능을 연구하여 잘 반응한 생쥐와 그렇지 않은 생쥐를 비교했습니다.
연구진은 인간과 생쥐의 CAR-T 세포가 고갈된 샘플에서 인터루킨-4(IL-4) 단백질 수치가 유의하게 상승했다는 사실을 발견했습니다. IL-4는 염증과 면역을 조절하는 특수 단백질로, 종종 암과 싸우기 위해 면역 체계를 활성화합니다. 그러나 연구에 따르면 IL-4 단백질이 너무 많으면 CAR-T 세포에 과부하가 걸려 피로를 유발할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다.
이 발견을 검증하기 위해 연구진은 CRISPR 유전자 편집 기술을 사용하여 CAR-T 세포에서 IL-4 단백질을 제거했습니다. 그 결과, IL-4 단백질을 제거한 후 CAR-T 세포의 암을 인식하고 죽이는 능력이 크게 향상되는 것으로 나타났습니다. 또한 연구진은 IL-4 단백질을 차단하거나 중화시키는 단일클론항체의 효과를 테스트한 결과, 이것이 CAR-T 세포를 젊어지게 하고 암을 효과적으로 차단한다는 사실도 확인했습니다.
3.Journal of Translational Medicine:Survival advantage of native and engineered T cells is acquired by mitochondrial transfer from mesenchymal stem cells
공상 과학과 현실 사이의 격차를 해소하는 획기적인 연구에서 칠레 로스 안데스 대학교 IMPACT Center of Excellence의 Maroun Khoury 팀과 브라질 국립 암 연구소의 Martín Bonamino 팀은 다음을 통해 T 세포를 생성하는 혁신적인 접근 방식을 공개했습니다. 그리고 CAR-T 세포는 미토콘드리아 과급을 제공하여 기능을 향상시킵니다. T 세포는 우리 몸의 천연 항암 방어자이고, CAR-T 세포는 우리 몸의 변형된 항암 방어자입니다. 관련 연구 결과는 2024년 9월 27일 Journal of Translational Medicine 에 게재되었습니다 . 논문 제목은 "자연 및 조작 T 세포의 생존 이점은 중간엽 줄기 세포에서 미토콘드리아 전달을 통해 획득됩니다." 입니다.
Journal of Translational Medicine의 이미지, 2024, doi:10.1186/s12967-024-05627-4
구체적으로 세포 내 에너지 생산 소기관인 중간엽줄기세포(MSC)의 미토콘드리아를 T세포에 이식하면 T세포의 생존율과 항암능력을 크게 향상시킬 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이번 발견은 이 혁신적인 미토콘드리아 전달 기술이 어떻게 천연 T 세포와 조작된 CAR-T 세포를 모두 향상시켜 암 면역요법의 발전을 위한 길을 열 수 있는지를 강조합니다.
쿠리 박사는 "일반 자동차를 경주용 자동차로 바꾸는 것과 같다"며 "이러한 'Mito-CAR-T' 세포는 생존율을 향상시킬 뿐만 아니라 최적의 성능을 갖고 있어 암세포를 더욱 효과적으로 공격할 수 있다"고 말했습니다.
이 획기적인 발전은 환자의 조작된 T 세포의 수명이 짧다는 CAR-T 세포 치료의 주요 한계를 해결합니다. 제조 과정 중 작업으로 인해 T 세포가 고갈되어 효율성이 저하될 수 있습니다. 그러나 미토콘드리아 강화는 생존율을 향상시키기 때문에 이러한 변형된 T 세포는 더 오래 지속되고 더 효과적인 암 치료로 이어질 수 있습니다.
4.Nature Biotechnology:Non-pathogenic E. coli displaying decoy-resistant IL18 mutein boosts anti-tumor and CAR NK cell responses
최근 연구에 따르면 대장균의 일부 형태는 종양을 포함하여 신체의 산소가 부족한 부위에 서식하는 경향이 있어 암 치료에 역할을 할 수 있음을 시사합니다.
새로운 연구에서 Dana-Farber 암 연구소의 Rizwan Romee 박사 팀과 미시간 대학의 Jiahe Li 박사 팀은 장에서 유래된 대장균을 변형하여 표면에 면역 활성화 사이토카인을 발현하도록 하는 것입니다. 종양을 제거하고 효과적인 면역 반응을 유도합니다. 그들은 이 유전자 변형 박테리아를 사용하면 면역 반응이 강력하게 자극되고 면역 요법의 효과가 향상된다는 사실을 발견했습니다. 관련 연구 결과는 "유인 저항성 IL18 뮤테인을 나타내는 비병원성 대장균이 항종양 및 CAR NK 세포 반응을 촉진한다" 라는 제목으로 네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology) 저널에 2024년 10월 4일 온라인 게재되었습니다.
Nature Biotechnology, 2024, doi:10.1038/s41587-024-02418-6
마우스 미끼에 내성이 있는 IL18을 나타내는 대장균은 면역 체크포인트 억제제 치료법에 비해 우수한 항종양 반응을 보였으며 마우스 치료율은 50%-60%에 달했습니다. 저자들은 또한 이 유전자 변형 박테리아 치료와 면역 체크포인트 억제제 치료 사이의 시너지 효과를 관찰했습니다.
치료된 종양 조직은 CD8+ T 세포 및 NK 세포의 증가된 활성 및 침윤을 보여주었습니다. 생쥐에서 이 치료법은 메조텔린을 표적으로 하는 CAR NK 세포의 효능도 강화했는데, 이는 유전자 조작 박테리아가 전신 주입된 CAR NK 세포에 대해 "종양 GPS" 역할을 한다는 것을 시사합니다.
5.Nature Medicine:Fratricide-resistant CD7-CAR T cells in T-ALL
새로운 연구에 따르면 백혈병 세포의 CD7 단백질을 표적으로 삼는 새로운 CAR-T 세포 치료법 이 림프구성 백혈병모든 표준 치료 방법을 소진한 관련 연구 결과는 최근 네이처 메디신(Nature Medicine) 저널에 'Fratricide- resistance CD7-CAR T cell in T-ALL' 이라는 제목으로 게재되었습니다 .
이 치료법은 싱가포르 국립대학교 림엥록 의과대학과 싱가포르 국립대학교 보건시스템 연구진이 독자적으로 개발했으며, 싱가포르 국립대학교병원과 이탈리아 산타마리아 아동병원에서 17명의 환자를 대상으로 시행됐다. 2019년 4월부터 2023년 10월 사이에 치료를 받았습니다.
Nature Medicine, 2024, doi:10.1038/s41591-024-03228-8
17명의 환자의 연령은 2세부터 72세까지였으며 모두 화학요법으로 치료할 수 없거나 치료 후 재발한 T-ALL을 가지고 있었습니다. 싱가포르 국립대학교 임윙록 의과대학 소아과 다리오 캄파나(Dario Campana) 교수 연구실은 자체 개발한 기술을 사용하여 환자 자신의 T 세포가 CD7 표적 CAR을 발현하도록 재프로그램한 다음 이를 환자에게 다시 주입했습니다. . CD7을 표적으로 하는 CAR은 CAR-T 세포가 표면에 CD7 단백질이 있는 T-ALL 세포를 죽일 수 있게 해줍니다.
특히, 17명의 환자 중 16명이 한 달 이내에 완전 관해를 달성했는데, 이는 싱가포르 국립대학교 림윙록 의과대학 Elaine Coustan-Smith 연구실에서 개발한 초민감 유세포 분석법을 사용해도 검출할 수 없는 수준이었습니다.
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