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"CAR-T 항암 면역요법으로 루푸스 치료 성공"

  난치성 자가면역 질환인 전신 홍반성 루푸스(SLE: systemic lupus erythematosus)를 CAR-T 항암 면역요법으로 치료하는 데 성공했다.

루푸스는 면역체계가 거의 전신에 걸쳐 조직과 장기를 공격하는 자가면역 질환으로 피부뿐 아니라 관절이나 신장 등 체내 거의 모든 부위를 공격하기 때문에 매우 다양한 증상이 나타난다. 전신 홍반성 루푸스는 루푸스의 가장 흔한 형태이다.

독일 프리드리히-알렉산더(Friedrich-Alexander) 대학 의대 류머티즘·면역 과장 게오르크 셰트 박사 연구팀은 암 치료에 쓰이는 CAR-T 면역요법으로 20세 여성인 루푸스 중증 환자를 치료하는 데 성공했다고 헬스데이 뉴스(HealthDay News)가 5일 보도했다.

이 환자는 치료 44일 이내에 아무런 부작용 없이 루푸스의 원인인 자가항체(auto-antibodies)와 함께 증상들이 말끔히 사라졌다고 있다고 연구팀은 밝혔다.

이 여성 환자는 현재 4개월 넘게 아무런 루푸스 치료 없이 '완전한 건강 상태"를 보이고 있다고 한다.

이 여성 루푸스 환자는 자가항체의 공격으로 관절염과 함께 신장이 손상되고 폐와 심장에 염증이 발생했지만 루푸스 표준 치료제는 그 어떤 것도 듣지 않았다.

기존 치료법으로는 대부분 환자의 경우 증상이 사라지는 관해(remission)가 오기 어렵고 관해가 유지되지도 않는다.

CAR-T 면역요법은 암 환자의 면역세포인 T세포를 채취해 암세포를 공격하도록 유전적으로 변형시킨 뒤 다시 환자에 주입하는 방법으로 이미 미국에서는 일부 혈액암 치료에 사용되고 있다.

이 CAR-T 면역요법이 루푸스 치료에 사용된 것은 사상 처음이다.

연구팀은 환자로부터 채취한 T 면역세포 샘플을 시험관에서 유전적으로 변형시켜 '키메라 항원 수용체(CAR: chimeric antigen receptor)로 무장시킨 뒤 다시 환자에 주입했다.

그러면 T세포들이 암세포처럼 잘못된 면역세포의 표면에 나타난 특정 표지, 즉 항원(antigen)을 인지하고 공격한다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 현재 다른 두 루푸스 환자를 대상으로 CAR-T 면역요법을 진행하고 있다.

CAR-T 면역요법은 항암 치료법이다. 루푸스의 경우는 그러나 '적(enemy)'이 종양이 아니라 환자 자신의 면역 시스템이다. 면역 시스템이 자가항체를 만들어 환자 자신의 체내 조직들을 공격하기 때문이다.

앞으로 남은 문제는 CAR-T 면역요법이 루푸스를 '결정적으로 완치할 수 있는' 방법인지의 여부이다.

CAR-T 면역치료는 치료비만도 20만 달러 넘게 드는 만큼 효과를 기대할 수 있는 환자를 고르는 것이 중요하다고 미국 노스웨스턴대학의 류머티즘 전문의 진 린 박사는 말했다.

'루푸스 백과사전'이라는 책을 쓴 미국의 류머티즘 전문의 도널드 토마스 박사는 핵심 문제는 루푸스가 성격이 매우 다양한 질환이라는 사실이라고 지적했다.

이 연구 결과는 미국의 의학 전문지 '뉴 잉글랜드 저널 오브 메디신'(New England Journal of Medicine) 최신호에 발표됐다.

콜라겐을 암 수술에 이용? 종양 경계 보여주는 분자 센서 개발

콜라겐 결합에 관여하는 산화 효소, '다중성분' 형광 분자로 포착

취리히 연방 공대 연구진, '네이처 케미컬 바이올로지'에 논문

 암 절제 수술을 하는 의사는 암 종양이 어디까지 퍼졌는지를 먼저 판단해야 한다.

하지만 정상 조직과의 경계를 명확히 확인해 암만 완전히 제거하는 건 상당히 까다롭다.

이런 수술을 할 때 암과 정상 조직의 경계를 선명히 보여주는 형광 분자 센서가 개발됐다.

암 종양이 성장할 때 생성량이 늘어나는 콜라겐(collagen) 분자가 산화 사이트의 상호 반응을 통해 결합하는 특성에 착안했다.

스위스 취리히 연방 공대(ETH Zurich) 유기화학 연구소의 헬마 베네메르스 교수 연구팀이 수행한 이 연구 결과는 최근 저널 '네이처 케미컬 바이올로지(Nature Chemical Biology)'에 논문으로 실렸다.

5일 미국 과학진흥협회(AAAS) 사이트(www.eurekalert.org)에 공개된 논문 개요 등에 따르면 다양한 결합조직의 세포 밖 공간을 채우는 콜라겐은 인체 내에서 가장 풍부한 단백질이다.

피부, 힘줄, 연골, 뼈 등 결합 조직의 구조를 갖추는 데는 안정된 섬유소가 필요한데 이런 섬유소를 형성하는 단백질과 단일 섬유성 가닥의 약 3분의 1이 콜라겐이다.

우리 몸에 상처가 나면 이를 치유하기 위해 콜라겐 생성량이 늘어난다. 이는 암 종양이 성장할 때도 마찬가지다.

이 과정에서 섬유성 콜라겐 분자가 서로 교차 결합해 안정된 섬유소를 형성하려면 콜라겐 분자의 특정한 사이트를 산화하는 LOX 효소가 필요하다.

LOX의 산화 작용으로 화학적 변화를 일으킨 이들 사이트가 서로 반응해야 콜라겐 가닥들이 연결될 수 있다.

이번에 ETH 취리히 연구팀이 개발한 분자 센서는 바로 이 LOX 효소와 반응해 빛을 낸다.

LOX 효소의 활성화를 알려주는 일종의 분자 표지 역할을 하는 셈이다.

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​암세포를 돕는 '유사 가위' 단백질

림프절 흑색종 세포에 발현한 '유사 가위' 단백질.
이 단백질은 암세포가 염증 반응을 견디는 데 도움을 준다.
[미국 메모리얼 슬론 케터링 암 연구소 홈페이지 캡처 / 재판매 및 DB 금지]

과학자들은 이 분자 센서에 콜라겐과 유사한 짧은 섬유성 펩타이드를 붙인 뒤 산화 콜라겐에만 작용하는 반응성 그룹(reactive group)과 쌍을 이루게 했다.

생쥐 모델의 피부에 이 다중성분(multi-component) 분자 센서를 주입했더니 새로운 조직이 형성되는 부위의 콜라겐 섬유소에 닻을 내린 뒤 새 조직의 성장과 LOX 효소의 형성에 맞춰 빛을 발했다.

연구팀은 암 종양이 성장할 때 주로 가장자리에서 새로운 조직이 형성되는 것에 주목했다.

암 종양의 경계선을 확인하는 생체 검사에 이 센서를 쓸 수 있다는 발상도 여기서 나왔다.

논문의 공동 교신저자인 베네메르스 교수는 "앞으론 외과의가 종양 제거 수술을 할 때 이 분자 센서를 이용할 수 있을 것"이라고 말했다.

암 종양의 경계를 직접 보면서 수술하면 종양을 완전히 제거하는 데 큰 도움이 될 거로 연구팀은 기대한다.

어려운 상처 치료도 이 센서의 잠재적 활용이 가능한 분야로 꼽힌다.

특히 당뇨병 등의 질환으로 상처가 잘 낫지 않는 환자나 일반 환자의 조직 재생을 검사하는 데 효과적일 것으로 예상된다.

연구팀은 취리히 연방 공대가 참여하는 학제 간 피부 연구 프로젝트 '스킨테그러티(Skintegrity)'의 틀 안에서 제반 문제들을 검토 중이다.

여기엔 이 분자 센서의 특허 출원, 적용 범위의 확대, 다양한 상용화 옵션 등이 포함된다.

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​ 뇌는 어떻게 커피 향이 구수하다고 느낄까

후각 수용기 조합의 활성화 패턴에 따라 냄새 감지 달라져

미국 록펠러대 연구진, 저널 '네이처'에 논문

  인간의 후각 기관은 시각, 미각 등 다른 감각 기관보다 훨씬 더 복잡한 메커니즘으로 작동한다.

눈은 단 3개의 수용기(receptor)로 무지개의 일곱 가지 색깔을 모두 구분한다.

이것과 비교해 후각이 관장하는 '화학의 세계(chemical world)'는 상상할 수 없을 만큼 복잡하다.

  수백만 가지의 서로 다른 냄새가 존재하는 데다 각각의 냄새도 형태, 크기, 특성 등이 천차만별인 수백 종의 분자로 구성된다.

예컨대 구수한 커피 향만 해도 200가지 이상의 화학적 요소가 뒤섞여 만들어 내는 것이다.

그런데 구조적으로 매우 다양한 이들 요소 가운데 실제로 커피 향과 비슷한 냄새를 내는 건 하나도 없다.

인간의 후각 기관은 수백 종에 불과한 냄새 수용기(odor receptors)를 갖고 엄청난 숫자의 분자를 구분하고 감지해야 한다.

이런 불가사의한 일이 어떻게 가능한 걸까.

과학자들은 인간의 후각 기관이 다른 감각 기관과 전혀 다른 진화 경로를 거쳤을 것으로 믿어 왔다.

미국 록펠러대 연구진이 마침내 후각 수용기가 작동하는 분자 메커니즘을 밝혀냈다.

개별 후각 수용기는 다른 기관의 수용기와 달리 많은 분자와 결합할 수 있는 것으로 나타났다.

냄새를 감지하는 열쇠는 후각 수용기 조합의 활성화 패턴에 있었다. 뇌는 이 패턴을 보고 냄새를 구분했다.

버네사 루타(Vanessa Ruta) 생물화학 부교수팀이 수행한 이 연구 결과는 4일(현지 시각) 저널 '네이처(Nature)'에 논문으로 실렸다.

많은 과학자의 예측대로 후각 수용기는 신경계의 다른 수용기에선 거의 볼 수 없는 로직(logic)으로 작동했다.

다른 수용기는 대부분 정교한 형태를 갖춰 '자물쇠와 열쇠 방식'으로 몇몇 개의 분자하고만 결합한다.

그런데 후각 수용기는 각각 다수의 서로 다른 분자와 결합했고, 그 덕분에 많은 화학적 요소에 반응했다.

후각 수용기가 발견된 건 약 30년 전이다.

그런데도 후각 수용기의 구조적, 기계적 작동 시스템이 그동안 밝혀지지 않은 이유 중 하나는 분자를 이미지화하는 기술이 떨어졌기 때문이다.

하나의 냄새 수용기가 구조적, 화학적으로 다른 여러 개의 화합물에 반응하는 이유도 이해하기 어려웠다.

이 문제를 풀려면 하나의 수용기가 여러 개의 다른 화학물질을 어떻게 인지하는지부터 밝혀내야 했다.

연구팀이 실험 대상으로 선택한 건 주택가의 어둡고 습한 곳에서 서식하는 좀(jumping bristletail)이었다.

최근 유전체 해독이 완료된 이 곤충의 후각 수용기는 5개에 불과했다.

곤충의 후각 수용기는 다양하지만, 작동 방식은 동일했다.

후각 수용기가 만드는 이온 채널은 표적으로 하는 후각 자극제가 나타날 때만 열려 후각 세포를 활성화했다.

연구팀은 OR5라는 좀의 후각 수용기에 실험했다.

이 수용기는 테스트한 분자의 60%에 반응할 만큼 표적 범위가 넓었다.

놀랍게도 후각 자극제와 결합하면 수용기의 구조가 달라졌다.

다시 말해 수용기 혼자 있을 땐 이온 채널이 닫혔다가 유제놀(eugenol·소독액)이나 DEET(곤충 퇴치제)와 결합하면 채널이 열렸다.

기존 가설과 달리 유제놀과 DEET는 수용체의 같은 위치에 존재하는 포켓(pocket) 구조에 딱 들어맞게 결합했다.

그런데 포켓 내벽의 아미노산은 특정한 후각 자극제를 골라 강하게 결합하지 않고, 약한 화학적 결합에 머물렀다.

컴퓨터 시뮬레이션 결과, 이 포켓은 같은 방법을 써서 다른 냄새 분자와도 결합할 수 있는 것으로 나타났다.

루타 교수는 "이런 종류의 불특정한 화학적 상호작용 덕분에 서로 다른 후각 자극제를 식별해 감지할 수 있는 것"이라면서 "후각 수용기는 특정한 화학적 특징에 선별적으로 작용하지 않고, 후각 자극제의 일반적인 화학적 성질을 감지한다"라고 설명했다.

이번에 실험한 건 좀의 후각 수용기지만, 핵심적인 작동 원리는 인간에게도 똑같이 적용될 수 있다고 그는 강조했다.