“`html
위의 다이어그램은 키메라 항원 수용체 T 세포 요법(CAR)의 과정을 나타냅니다. 이는 면역 요법의 한 방법으로, 암 치료에서 점점 더 많이 사용되고 있는 방법입니다. 최종 결과는 체내의 감염된 암 세포를 인식하고 싸울 수 있는 장착된 T 세포의 생산입니다.
1. T 세포(‘t’로 표시된 객체로 나타냄)를 환자의 혈액에서 제거합니다.
2. 그런 다음 실험실 환경에서 특정 항원 수용체를 암호화하는 유전자가 T 세포에 통합됩니다.
3. 따라서 세포 표면에 CAR 수용체(‘c’로 표시됨)가 생성됩니다.
4. 새로 수정된 T 세포는 실험실에서 수확되어 성숙됩니다.
5. 일정 시간이 경과한 후, 조작된 T 세포가 환자에게 재주입됩니다.
키메라 항원 수용체 T 세포(또는 CAR T 세포)는 면역 요법에서 사용하기 위해 유전자 조작된 T 세포입니다.
키메라 항원 수용체(CARs, 또는 키메라 면역 수용체, 키메라 T 세포 수용체, 또는 인공 T 세포 수용체)는 T 세포에 특정 단백질을 표적화하는 새로운 능력을 부여하기 위해 설계된 수용체 단백질입니다. 이 수용체는 항원 결합 및 T 세포 활성화 기능을 하나의 수용체로 결합하기 때문에 키메라라고 불립니다.
CAR-T 세포 요법은 암 치료를 위해 CAR로 조작된 T 세포를 사용하는 치료법입니다. CAR-T 면역 요법의 원리는 T 세포를 수정하여 암 세포를 인식하도록 하여 보다 효과적으로 표적화하고 파괴하는 것입니다. 과학자들은 사람의 T 세포를 수확하여 유전적으로 변화시킨 다음, 결과적으로 생성된 CAR-T 세포를 환자에게 주입하여 종양을 공격합니다. CAR-T 세포는 환자의 혈액에서 유래한 T 세포(자가 이식)일 수도 있고, 다른 건강한 기증자의 T 세포(동종 이식)일 수도 있습니다. 사람에서 분리된 T 세포는 CAR를 발현하도록 유전자 조작되어 종양 표면에 존재하는 항원을 표적하도록 프로그래밍됩니다. 안전성을 위해 CAR-T 세포는 건강한 세포에 발현되지 않는 종양의 항원에 특정하도록 설계됩니다.
CAR-T 세포가 환자에게 주입되고 나면, 이들은 암 세포에 대한 “생명 약물”로 작용합니다. CAR-T 세포가 해당 세포의 표적 항원에 접촉하면, CAR-T 세포는 그것에 결합하고 활성화된 후 증식하여 세포 독성 상태가 됩니다. CAR-T 세포는 세포 증식의 촉진, 다른 생명 세포에 대한 독성을 증가시키는 것(세포 독성) 및 사이토카인, 인터루킨 및 성장 인자와 같은 다른 세포에 영향을 미치는 요소의 분비를 유도함으로써 세포를 파괴합니다.
CAR-T 세포의 생산
CAR-T 세포의 생산 첫 번째 단계는 인간 혈액에서 T 세포를 분리하는 것입니다. CAR-T 세포는 환자 자신의 혈액에서 제조될 수 있으며, 이를 자가 이식 치료라고 하고, 건강한 기증자 혈액에서 제조되는 것을 동종 이식 치료라고 합니다. 두 경우의 제조 과정은 동일하며, 초기 혈액 기증자의 선택만 다릅니다.
먼저, 백혈구는 백혈구 아페레시스라는 과정에 사용되는 혈액 세포 분리기를 통해 분리됩니다. 이후 말초혈액 단핵세포(PBMC)가 분리되고 수집됩니다. 백혈구 아페레시스의 생성물은 세포 가공 센터로 옮겨집니다. 세포 가공 센터에서는 특정 T 세포가 자극되어 활발히 증식하며 대량으로 확장됩니다. 이러한 확장을 유도하기 위해 T 세포는 일반적으로 사이토카인 인터루킨 2(IL-2) 및 항-CD3 항체로 처리됩니다.
증식된 T 세포는 정제된 후 유전자 전달체를 통해 조작된 CAR를 암호화하는 유전자로 전이됩니다. 일반적으로 통합 감마레트로바이러스(RV) 또는 렌티바이러스(LV) 벡터가 사용됩니다. 이 벡터는 U3 영역의 일부 삭제로 인해 현대에 안전성이 높습니다. 최근에는 CAR 유전자를 게놈의 특정 부위에 통합하기 위해 레트로바이러스 벡터 대신 새로운 유전자 편집 도구인 CRISPR/Cas9이 사용되었습니다.
환자는 조작된 CAR-T 세포가 도입되기 전 림프구 감소 화학요법을 받습니다. 환자에서 순환하는 백혈구의 수가 감소하면 생성되는 사이토카인의 수가 증가하고 자원을 위한 경쟁이 줄어들어 조작된 CAR-T 세포의 확장을 촉진하는 데 도움이 됩니다.
임상 적용
2019년 3월 기준으로, 전 세계적으로 약 364개의 CAR-T 세포를 포함한 임상 시험이 진행 중이었습니다. 이들 시험의 대부분은 혈액암을 대상으로 하고 있으며, CAR-T 요법은 혈액 악성 종양에 대한 모든 시험의 절반 이상을 차지합니다. CD19는 여전히 가장 인기 있는 항원 목표이며, 그 뒤로는 다발성 골수종에서 일반적으로 발현되는 BCMA가 있습니다. 2016년에는 CD20과 같은 다른 항원의 유효성을 탐색하는 연구가 시작되었습니다. 고형 종양을 대상으로 하는 시험은 CAR-T에 의해 지배되지 않으며, 세포 요법 기반 시험의 약 절반이 NK 세포와 같은 다른 플랫폼을 포함합니다.
암
T 세포는 환자의 종양 세포에 있는 항원을 특별히 표적하도록 설계된 키메라 항원 수용체를 표현하도록 유전자 조작되고, 환자로 주입되어 암 세포를 공격하고 파괴합니다. CAR를 표현하는 T 세포의 채택적 이식은 유망한 항암 치료법이며, CAR로 수정된 T 세포는 사실상 모든 종양 관련 항원을 표적하도록 설계될 수 있습니다.
초기의 CAR-T 세포 연구는 혈액암에 중점을 두었습니다. 최초로 승인된 치료는 CD19 항원을 표적하는 CAR를 사용하는데, 이는 급성 림프모구 백혈병(ALL) 및 미만성 큰 B 세포 림프종(DLBCL)와 같은 B세포 유래 암에서 나타납니다. 또한 CD30(재발성 호지킨 림프종), CD33, CD123 및 FLT3(급성 골수성 백혈병)와 BCMA(다발성 골수종)와 같은 다른 혈액암 항자를 표적하는 CAR 개발 노력도 진행되고 있습니다.
고형 종양은 보다 까다로운 대상입니다. 효과적인 항원 식별이 어려워지고 있습니다. 그러한 항원은 대다수의 암 세포에서 강하게 발현되어야 하지만 정상 조직에서는 거의 없어야 합니다. CAR-T 세포는 고형 종양 덩어리의 중앙으로 효율적으로 이동하지 않으며, 적대적인 종양 미세 환경이 T 세포의 활동을 억압합니다.
자가면역 질환
대부분의 CAR T 세포 연구는 특정 세포 집단(예: 림프종 세포를 표적하는 CAR T 세포)을 제거할 수 있는 CAR T 세포의 생성에 중점을 두고 있지만, 이 기술의 다른 잠재적 용도도 있습니다. T 세포는 자가 항원이 자가 면역 반응으로부터 보호될 수 있도록 할 수 있습니다. CAR를 장착한 조절 T 세포는 특정 항원에 대한 내성을 부여할 수 있는 잠재력이 있으며, 이는 장기 이식이나 루푸스와 같은 류마티스 질병에 활용될 수 있습니다.
안전성
CAR-T 세포가 체내에 도입될 때 발생할 수 있는 심각한 부작용에는 사이토카인 방출 증후군과 신경 독성이 포함됩니다. 비교적 새로운 치료이기 때문에 CAR-T 세포 요법의 장기적인 효과에 대한 데이터는 적습니다. CAR-T 세포 치료를 받은 여성 환자에서 장기적인 생존율 및 임신 합병증에 대한 우려도 여전히 존재합니다. CAR가 외래 단일 클론 항체로 만들어지기 때문에 면역 반응을 유발하여 아나필락시스가 예상되는 부작용입니다.
온타겟/오프-종양 인식이 발생할 수 있습니다. 이는 CAR-T 세포가 올바른 항원을 인식하지만 해당 항원이 건강한 비병리 조직에서 발현될 때 발생합니다. 이로 인해 CAR-T 세포가 CD19를 발현하는 건강한 B 세포와 같은 비종양 조직을 공격하게 됩니다. 이 부작용의 심각도는 B 세포 무형성과 같은 지원적 주입으로 치료될 수 있는 정도부터, 극심한 독성으로 인한 사망에 이를 수 있습니다.
조작된 CAR-T 세포가 삽입 변이 유전으로 암세포로 전환될 가능성도 있습니다. 이는 바이러스 벡터가 CAR 유전자를 숙주 T 세포의 게놈 내 종양 억제유전자 또는 종양 유전자에 삽입할 경우 발생할 수 있습니다. 일부 레트로바이러스(RV) 벡터는 렌티바이러스(LV) 벡터보다 위험이 낮습니다. 그러나 둘 다 종양성의 가능성을 지니고 있습니다. CAR 삽입 사이트의 유전체 시퀀싱 분석이 CAR T 세포의 기능과 생존을 이해하기 위해 이루어지고 있습니다.
사이토카인 방출 증후군
CAR-T 세포 치료 후 가장 흔한 문제는 사이토카인 방출 증후군(CRS)으로, 이 상태에서는 면역 시스템이 활성화되어 많은 염증성 사이토카인을 방출하게 됩니다. 이 증후군의 임상적 표현은 고열, 피로, 근육통, 메스꺼움, 모세혈관 누출, 빈맥 및 기타 심장 기능 장애, 간 부전 및 신장 손상과 비슷합니다. CRS는 CAR-T 세포 치료를 받은 거의 모든 환자에서 발생하며, 사실 CRS의 존재는 CAR-T 세포가 암 세포를 죽이는 데 의도한 대로 작용하고 있음을 나타내는 진단 지표입니다. 그러나 CRS의 중증도가 증가한다고 해서 치료 반응이 증가하는 것은 아니며 오히려 질병 부담이 더 높음을 나타냅니다.
면역 효과 세포 관련 신경 독성
신경 독성 또한 CAR-T 세포 치료와 종종 연관되어 있습니다. 기본 메커니즘은 잘 이해되지 않으며 CRS와 관련이 있을 수도 있고 없을 수도 있습니다. 임상적 표현에는 섬망, 언어 이해 능력이 있으나 일관되게 말하는 능력의 부분 상실(표현 실어증), 경도 저alertness(둔화), 발작 등이 포함됩니다. 일부 임상 시험에서는 신경 독성으로 인해 사망 사례가 발생했습니다. 신경 독성으로 인한 주요 사망 원인은 뇌부종입니다. Juno Therapeutics, Inc.에서 수행된 연구에서는 시험에 등록된 5명의 환자가 뇌부종으로 사망했습니다. 이 중 2명의 환자는 사이클로포스파미드 단독으로 치료를 받았고, 나머지 3명은 사이클로포스파미드와 플루다라빈의 병합 치료를 받았습니다. Fred Hutchinson Cancer Research Center에서 후원한 또 다른 임상 시험에서는 CAR-T 세포 주입 122일 후에 되돌릴 수 없고 치명적인 신경 독성의 사례가 한 건 보고되었습니다.
“`
