연구 필요성
고형암 표적 중 메소텔린(MSLN, mesothelin)처럼 임상적으로 매력적인 항원은 항원 탈락(shedding, 표적 항원이 절단·방출되어 ‘용해형 항원’이 증가하는 현상)이 빈번하다. 이때 용해형 항원(solMSLN, soluble MSLN)이 치료 세포의 결합을 가로채는 미끼 효과(decoy effect, 치료제가 종양세포에 닿기 전에 용해형 항원에 먼저 붙어 기능이 저하되는 현상)를 유발해, “잘 붙는” CAR만으로는 효능이 무너질 수 있다.
동시에 종양미세환경(TME, tumor microenvironment)의 면역억제 조건에서는 면역효과기 세포의 지속성(persistence, 체내에서 오래 생존하며 기능을 유지하는 능력)이 부족해 치료 반응이 제한된다.
따라서 고형암 CAR 치료의 실질적 돌파구는 ① 용해형 항원에 덜 억제되는 결합부위(epitope, 항체/수용체가 인식하는 결합 위치) 설계와 ② 지속 발현·지속 기능을 보장하는 제조/플랫폼을 함께 최적화하는 데 있다.
본 연구(서울대 이창한 교수–KIST 장미희 박사 공동교신, UCI 테라퓨틱스 공동연구 참여)는 이 두 병목을 동시에 해결하는 설계 원리와 구현 전략을 제시한다.

연구성과/기대효과
(탈락 저항 결합체 발굴) 사람 1차 NK(primary NK, human primary natural killer cell)에서 직접 기능을 비교하는 신속 기능 선별(rapid functional screening, 1차 세포에서 후보를 빠르게 기능 기반으로 선별)을 통해 신규 단일사슬 가변부(scFv, single-chain variable fragment)인 CLMS10을 도출하였다.
(기전적 설계 원리 제시) 구조 모델링(structural modeling, 결합 구조를 예측해 기전을 설명하는 접근) 결과, CLMS10은 막-근접 결합부위(membrane-proximal epitope)이면서 단백질 절단 부위(proteolytic cleavage site)와 겹치는 영역을 표적하여, 용해형 메소텔린(solMSLN)에 의한 억제(inhibition)를 회피하는 방향으로 작동함을 제시하였다.
(지속성/제조성 동시 개선) 원형 RNA(circRNA, circular RNA) 기반 CAR 발현과 인터루킨-21(IL-21, interleukin-21)의 동시 전달(codelivery)을 결합해, 암 연관 섬유아세포(CAF, cancer-associated fibroblast)가 유도하는 지속적 항원 탈락 환경에서도 CAR 하향 조절(CAR downregulation, 표면 CAR 발현 감소)이 줄어드는 것을 보여주었다.
(동물모델 효능 검증) 전이성 췌장암(in vivo metastatic pancreatic cancer) 모델에서 IL-21 강화 circCAR-MS10-NK가 렌티바이러스(lentiviral, lentiviral engineering) 기반 CAR-NK와 유사한 효능을 보이면서, 제조 용이성(manufacturability, 공정·시간·확장성 측면의 장점)을 동시에 강조할 수 있는 근거를 제시하였다.

Journal Link https://www.nature.com/articles/s41392-026-02623-6 

 ❒ 본문

연구내용
❒ 항원 탈락 저항성(Shed-resistant) CAR 결합체 설계
효모 디스플레이(yeast display, 효모 표면 발현 선별)를 통해 막결합/성숙형 메소텔린(matMSLN)에는 강하게 결합하면서 용해형(solMSLN)에는 결합이 크게 낮은 리드 결합체 CLMS10을 도출하였다.
구조 모델링(structural modeling, 구조 기반 예측) 결과, CLMS10은 막-근접 결합부위(membrane-proximal epitope)이면서 단백질 절단 부위(proteolytic cleavage site)와 겹치는 영역을 표적하여, solMSLN에 의해 CAR가 억제(inhibition)되는 현상을 줄이는 방향으로 작동한다.

❒ 고속 CAR 스크리닝 및 기능 강화 플랫폼 구축
사람 유래 자연살해세포(Primary NK)에 선형 RNA(linRNA)를 도입해, 다양한 CAR 후보 물질의 기능을 동일 조건에서 신속하게 비교·평가하는 파이프라인을 구축하였다.
또한, CAR-NK 세포 치료제의 지속성 및 효능 강화를 위해 선별된 최적 CAR 구조를 원형 RNA(circRNA) 형태로 탑재하여 체내 발현 지속성 증대시켰다.
또한, 인터루킨-21(IL-21)을 탑재하여 반복적인 암세포 공격 시 발생하는 CAR-NK 세포의 기능 저하(Exhaustion)를 막고 살상능력을 유지하도록 설계하였다.

❒  실제 종양 환경에서의 검증
암 연관 섬유아세포(CAF)가 다량의 용해형 항원(미끼)을 만들어내는 악조건(실제 환자의 종양 환경 모사)에서도, 연구팀이 개발한 CAR-NK 세포는 방해를 뚫고 암세포를 효과적으로 제거함을 확인하였다.

연구결과
Rapid CAR screening and circRNA-driven CAR-NK cells for persistent shed-resistant immunotherapy
Joo-Yoon Chung†, Jisu Hong†, Su-Min Yee, Hye Won Lim, Dahye Lee, Sangwon Yoon, Seung-Hwan Lee, Yujin Jung, Seung Hun Shin, Song Cheol Kim, Chang-Han Lee*, Mihue Jang*
Signal Transduction and Targeted Therapy, In Press