자연살해세포(NK)는 암세포를 포함해 감염되고 질병에 걸린 세포의 확산을 제한하거나 방지함으로써 파괴하는 백혈구이다. 이름에서 알 수 있듯이 그들은 특정 병원체에 사전 노출되지 않고 잠재적인 위협을 파괴할 수 있는 '죽이기 위해 태어났습니다'. 이제 한국 울산과학기술원(UNIST)의 연구원들은 NK 세포의 힘을 활용하여 세포와 결합하여 암을 표적으로 삼아 파괴하도록 지시하는 나노드론을 설계 및 제작했다.
NK 세포는 다른 면역 세포를 종양 부위로 모집하는 세포 독성 과립과 사이토카인을 방출하여 암세포에 대한 면역 반응을 강화함으로써 암세포를 직접 죽일 수 있다. 이러한 능력 때문에 NK 세포 기반 면역요법은 NK 세포 관여제의 사용을 포함하여 10년 동안 연구되어 왔다.
NK 세포 관여자는 NK 세포와 표적 암세포 모두에 선택적으로 결합하여 이들을 가까운 위치에 배치하고 암세포의 NK 매개 파괴를 촉진하도록 설계된 단백질이다. 현재 연구에서 연구자들은 NK 세포와 결합하고 활성화한 후 이를 전달하는 NK 세포 결합 나노드론(NKeND)의 표적 전달을 위한 플랫폼으로 AaLS( Aquifex aeolicus ) 박테리아에서 분리된 나노 크기의 '단백질 케이지'를 만들었다. 특정 암세포를 죽인다. AaLS 케이지는 SpyTag(ST) 단백질 결찰 시스템과 융합되어 나노플랫폼이 단일 나노드론에 여러 리간드를 표시할 수 있도록 했다.
연구진은 HER2를 과발현하는 난소암 세포주인 SK-OV-3 세포와 EGFR을 과발현하는 유방암 세포주인 MDA-MB-468 세포에서 NKeND를 테스트했다. 형광 염료로 표지된 NKeND는 상응하는 표적 암세포 및 인간 NK 세포에 결합하는 것으로 나타났다. NK 세포는 표적 암세포가 있을 때 활성화되었다.
다음으로 그들은 NK 세포와 암세포의 비율(N:C 비율)을 조정하여 NKeND의 세포독성을 평가했다. 표적 암세포에 대한 NK 세포 매개 세포 독성의 정도는 NK 세포의 수뿐만 아니라 HER2(HER2@NKeND)를 표시하는 NKeND와 EGFR(EFGR)을 표시하는 NKeND의 농도에도 의존하는 것으로 나타났다. @NKeND). 정상, 비표적 세포는 적용된 NK 세포의 수에 관계없이 NK 세포 매개 세포독성을 나타내지 않았다. 연구진은 이러한 발견이 NK 세포 매개 독성이 주로 NKeND에 의해 매개되는 NK 세포와 표적 암세포 사이의 직접적인 상호작용에 기인한다는 것을 암시한다고 말했다.
SK-OV-3 종양이 있는 쥐에게 NK 세포를 포함하여 둥근 핵을 가진 혈액 세포인 인간 말초 혈액 단핵 세포(PBMC)와 함께 HER2@NKeND를 정맥 주사했다. 연구진은 HER2@NKeND 단독 투여가 종양 성장을 억제하지 못하는 반면, PBMC와 HER2@NKeND의 공동 투여는 종양 성장을 억제한다는 사실을 발견했다. 이는 PBMC의 존재가 효과적인 억제에 필수적임을 시사한다. 연구진은 동물을 조직학적으로 분석한 결과, 이 조합이 표적 종양 내에서 특정 세포 사멸을 유도해 주요 장기에 대한 표적 외 손상 없이 상당한 억제를 유도한다는 사실을 발견했다. 또한, 상당수의 NK 세포가 종양 부위에 침윤된 것으로 나타났다.
PBMC에서 NK 세포를 추출하여 HER2@NKeND와 함께 주입하면 종양 성장이 크게 억제되고, 종양에 침투하는 인간 백혈구(백혈구)와 NK 세포의 수가 크게 증가했다. 그러나 이들의 종양 억제 능력은 전체 인간 PBMC를 사용한 경우보다 상대적으로 낮았다. 연구자들은 이것이 T 세포와 같은 다른 면역 세포와 NK 세포의 세포 독성 활동을 지원하는 보충 물질이 없기 때문이라고 생각한다.
연구진은 “HER2@NKeND는 NK 세포를 종양 부위에 특이적으로 모집하여 종양 성장을 억제한다”고 말했다. “HER2@NKeND에 의한 종양 억제의 효능은 인간 NK 세포의 존재와 침투에 달려 있으며, 이는 이후 인간 T 세포의 추가 침투를 유도한다. 이러한 T 세포와 NK 세포 사이의 상호 작용은 종양 성장을 효율적으로 억제하는 데 기여할 수 있으며, 근본적인 메커니즘을 더 자세히 밝히기 위해서는 추가 연구가 필요합니다.”
연구진은 이번 연구가 새로운 암 특이적 치료법 개발의 문을 열었다고 말했다.
“새롭게 개발된 암 표적 NKeND(HER2@NKeND 및 EGFR@NKeND)는 표적 종양의 선택적 치료를 위한 효과적인 단백질 기반 암 면역치료제로서 잠재력을 갖고 있습니다.”라고 그들은 말했습니다. "우리의 전략은 단순히 암 표적 리간드와 면역 세포 모집 리간드를 전환함으로써 다양한 암 유형을 치료하도록 확장될 수 있는 잠재력을 갖고 있으며, 이를 통해 재조합 NK 세포 참여자의 발전을 위한 새로운 기회를 제공합니다."
이 연구는 NanoToday 저널에 게재되었다. 출처 : UNIST
