국내외 바이오 관련 동향 뉴스를 신속하게 제공합니다.
연구성과 생명과학
형광공명에너지전이 기반 CAR 바이오센서를 통한 CAR-T 라이브 세포 스크리닝 시스템 개발
Bio통신원(서울대학교)
- 등록2024.10.29
- 조회501
연구 필요성
CAR(chimeric antigen receptor)-T 세포치료제는 환자의 면역세포인 T 세포에 암세포를 인지하여 T 세포를 활성화시킬 수 있는 키메라 항원 수용체(CAR)를 발현시킨 후 다시 환자 몸에 주입하여 암세포를 선택적으로 살상하는 최신 면역항암치료법이다. 성공적인 CAR-T 세포치료제 개발을 위해서는 핵심 작동 원리인 키메라 항원 수용체 CAR의 디자인이 매우 중요하다. 이를 위해 암 항원에 효과적으로 결합하여 T 세포 활성화를 유도할 수 있는 CAR를 살아있는 세포 상태에서 정교하게 스크리닝하는 혁신적인 기술이 필요하다.
연구성과/기대효과
본 연구에서는 살아있는 세포에서 효과적인 CAR를 정밀하게 스크리닝할 수 있는 형광공명에너지전이(Fluorescence Resonance Energy Transfer, FRET) 기반 CAR 바이오센서를 개발했다. 이를 검증하기 위해 고형암 타겟 암 항원 mesothelin을 표적으로 다양한 CAR 라이브러리 센서를 제작하고, 라이브 FRET 모니터링을 통해 암 항원을 인식하고 CAR 활성을 유도하는 최적화된 CAR를 선별한 후, CAR-T 세포의 증진된 암세포 살상 효과를 확인했다. 본 연구를 통해 구축한 라이브 FRET 기반 CAR 벡터 검증 시스템은 효율적으로 CAR-T 세포 치료제를 개발하고 최적화할 수 있는 획기적인 방법으로 다양한 암 항원에 대한 세포 치료제 기술 상용화에 중요한 기반기술이 될 것으로 기대한다.
□ 연구결과
성공적인 CAR-T 세포치료를 위해서는 핵심 작동 원리인 효과적인 키메라 항원 수용체(Chimeric antigen receptor, CAR)를 개발하는 것이 중요하다. 키메라 항원 수용체에서 암 항원을 선택적으로 인지하는 부분인 scFv를 스크리닝하기 위해 재조합 단백질 상태의 암 항원과 결합하는 정도를 측정할 수 있는 phage display와 SPR 방법이 사용되고 있다. 그러나 이와 같은 방법으로는 실제 세포에서 발현된 암 항원의 구조나 암 항원 주위 다른 막단백질 등 세포 환경을 충분히 고려하기 어려운 한계점이 있기 때문에, 선별된 키메라 항원 수용체를 CAR-T 세포에 발현시켰을 때 암세포 결합력이나 암 살상 효능이 예상과는 달리 기대에 미치지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 한계점을 극복하기 위한 방법으로, 본 연구에서는 살아있는 세포 표면 발현한 상태에서 키메라 항원 수용체의 암 항원에 대한 결합력과 T 세포 활성화 정도를 통합적으로 모니터링 할 수 있는 라이브 FRET 기반 CAR 바이오센서를 개발했다.
형광공명에너지전이(Fluorescence resonance energy transfer, FRET) 기반 CAR 바이오센서는 키메라 항원 수용체의 scFv가 암 항원과 결합한 후 그 신호를 세포 내부로 전달하여 주요 신호전달 도메인인 CD3𝜁가 인산화되면 청색과 황색 형광단백질 간 FRET 신호가 증가하도록 설계되었다. 따라서 살아있는 세포 내 FRET 신호 측정을 통해, 키메라 항원 수용체가 암 항원 결합하여 유도된 활성화 정도를 실시간 모니터링하는 것이 가능하며 이를 통해 정교한 키메라 항원 수용체 선별이 가능하다. 이를 검증하기 위해 본 연구에서는 고형암 타겟 암 항원 mesothelin을 표적으로 다양한 CAR 라이브러리 센서를 제작하고, 라이브 FRET 모니터링을 통해 암 항원을 인식하고 CAR 활성을 유도하는 최적화된 CAR를 선별한 후, CAR-T 세포의 증진된 암세포 살상 효과를 확인했다.
이 연구는 삼성전자 미래기술육성센터와 한국연구재단의 지원을 받아 수행했고, 연구결과는 Small Methods (IF 10.7)에 게재됐다. (논문 제목: Novel FRET-based Immunological Synapse Biosensor for the Prediction of Chimeric Antigen Receptor-T Cell Function) (연구책임자 서울대학교 의과대학 성지혜 교수, 공동 교신저자: 서울대학교 의과대학 김항래 교수, 이창한 교수/ 한국과학기술원 장미희 박사, 제1저자: 서울대학교 이해님)
<위: 형광공명에너지 기반 키메라 항원 수용체 바이오센서를 통한 스크리닝 과정의 모식도, 아래: 실제 암세포와 공배양 후 다양한 키메라 항원 수용체의 활성화 정도를 라이브 FRET 신호를 통해 모니터링한 예시> [사진=서울대학교]
본 기사는 네티즌에 의해 작성되었거나 기관에서 작성된 보도자료로, BRIC의 입장이 아님을 밝힙니다. 또한 내용 중 개인에게 중요하다고 생각되는 부분은 사실확인을 꼭 하시기 바랍니다.
[기사 오류 신고하기]
