‘자가면역질환 연구’, 새로운 면역치료기술 개발 희망 될 것
‘자가면역질환 연구’, 새로운 면역치료기술 개발 희망 될 것
  • 강기훈 기자
  • 승인 2018.07.07 14:03
  • 댓글 0
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최근 우리들은 급변하는 사회와 환경 속에서 여러 질환, 특히 면역계 질환에 고통 받고 있다. 중국발 미세먼지로 인한 호흡기/피부 면역질환, 생활 방식의 서구화로 인한 자가면역질환 발현 빈도의 증가, 꾸준한 암 발병률을 들 수 있다. 우리 몸의 면역세포들은 매우 복잡한 방법과 기제를 통해 바이러스와 같은 외부 침입 또는 암과 같은 내부에서 유래된 적들로 부터 몸을 보호하고 항상성을 유지하는 중추적인 역할을 한다. 복잡한 면역 세포의 반응 기제와 그들의 기능을 이해하는 것은 그러한 질환의 고통에서 벗어나는 길을 열어 줄 것을 알기에, 이에 대한 연구가 세계적으로 활발히 이루어지고 있다. 홍창완 교수는 특히 여러 분야 중에서도 면역 반응에서 중추적인 역할을 하는 T 세포 연구를 통해 새로운 면역질환 치료의 근거를 마련하고 있다.

부산대학교 의과대학 해부학 실험면역학연구실(EIL) 홍창완 교수
부산대학교 의과대학 해부학 실험면역학연구실(EIL) 홍창완 교수

 

기초과학연구를 시작으로 암정복을 시도하다

인간에게 발생하는 질병의 대부분은 면역 체계와 밀접한 연관이 있다. 면역체계를 구성하는 여러 세포들은 서로 복잡한 관계 속에서 상황에 따라 필요한 면역 반응을 형성한다. 이러한 면역 반응을 통제하고, 조절하는 중추적 역할을 수행하는 세포가 바로 T 세포다. 홍창완 교수는 T 세포의 생존, 발달, 분화, 기능에 관해 연구하며 인간의 질병을 이해하고, 나아가 그 치료방법을 구하는데 집중하고 있다.

T 세포를 이해하기 위해서는 공통감마사슬(common gamma chain; gc)에 대한 연구가 필수적이다. 홍 교수는 최근 활성 T 세포에서 선택적 이어 맞추기에 의한 수용성 gc(sgc) 발현이 증가됨을 보고했다. 그는 이러한 연구 결과를 토대로 동물 모델을 이용해 T 세포 면역 반응 및 분화에서의 sgc의 역할을 규명하는 연구를 이어가고 있다. 최근 종양 특이적 미세 환경의 이해를 통한 T 세포 활성 유지 및 T 세포 항암면역치료 연구, gc 발현 조절 메커니즘 연구를 진행하고 있다.

홍 교수가 이러한 연구 과제를 설정하는데 있어 기초과학의 중요성에 대한 확신과 의과대학 특성상 환자 샘플 확보의 용이성, 높은 임상적용 가능성이 작용했다. 그간 기초과학연구를 통해 얻은 지식과 실험 방법을 토대로 질병 치료에 실질적으로 적용할 수 있는 연구 주제를 고민하게 된 것이다.

저는 미국에서 주로 기초면역분야에서 연구를 하였습니다. 기초과학은 지식을 탐구하는 것으로 기초 원리와 이론을 다루기 때문에 직접적으로 이를 통해 질병을 이해하고 치료하는 방법을 찾는 것은 아닙니다. 하지만 이러한 지식들은 여러 면역질환에 적용 및 응용되어 면역 치료 개발의 다양한 아이디어를 제공하게 되기 때문에 그 중요성에는 의심의 여지가 없습니다. 원천적 원리 및 이론에 노벨상이 주어지는 것 역시 이 같은 이유 때문이죠.”

현재 그는 암과 자가면역질환을 중심으로 한 연구를 펼치고 있는데, 이들은 인간의 삶의 질을 현저히 떨어뜨리며 고통을 안기는 질환으로 매우 높은 빈도로 나타나고 있기 때문이다. 홍 교수뿐 아니라 세계 많은 연구진들이 면역 억제 환경의 성격과 그 원인, 면역 세포 억제 요인 등의 물음에 대한 답을 찾아가고 있다.

홍 교수는 최근 마우스 모델을 통해 기존의 연구들과는 차별화되는 새로운 요인을 찾아냈다. 이를 제거한 T 세포가 면역억제 환경에서도 강력하게 종양세포(tumor cell)를 죽인다는 사실을 발견한 것이다. 현재 그는 다양한 경우의 수를 열어놓고 종양세포를 제거할 수 있는 방법을 찾고 있다. 나아가 이 유전자와 최근 혈액암에서 강력한 항암 면역 반응을 보이는 것으로 보고된 CAR-T 세포치료 기술을 접목하여 고형암에서도 효과를 보이는 항암면역치료기술 방법을 찾고 있다. 홍 교수는 CAR-T를 전문으로 하는 교수와의 협업을 통해 이러한 기술을 임상에 적용 및 확인하는 연구를 구체화시켜나갈 계획이다. 그는 새로운 T세포 항암면역요법을 개발하는 것이 최종 목표라 설명했다.

부산대학교 의과대학 해부학 실험면역학연구실 연구원들
부산대학교 의과대학 해부학 실험면역학연구실 연구원들

 

gccytokine 조절 메커니즘 규명으로 새로운 면역치료제 희망 싹틔워

홍창완 교수는 sgc를 주제로 한 다양한 연구를 진행 중이다. 그는 기초과학연구 결과를 자가면역 질환에 적용하며 자신의 연구 영역을 확장했다. 현재 그는 류마티스 관절염 치료제 발굴을 목표로 ‘sgc를 표적으로 하는 류마티스 관절염 치료 연구를 진행 중이다.

“Th17 세포는 자가면역질환 발병과 진행에 있어 중요한 역할을 수행하는 것으로 알려진 helper CD4 T세포입니다. IL-2 신호는 자가면역질환을 제어하는 것으로 알려진 조절T(Treg) 세포 분화를 향상시키고, Th17 세포의 분화를 억제하는 것으로 알려져 있죠. 하지만 이량체 구조의 sgc가 과발현하는 환경에서는 IL-2 신호전달이 억제되어 Th17 세포 분화가 증가하고 결국 류마티스 관절염을 유발 및 악화시키게 됩니다.”

홍 교수는 sgc 이량체 구조 형성의 중요한 표적을 규명하고, 이들의 기능을 저해하는 저해제를 발굴해 sgc의 기능을 억제하기 위한 방법을 찾아가고 있다. 억제제는 앱타머(aptamer)를 기반으로 제작되고 있으며 Th17 세포의 분화 억제를 기대하고 있다. 저해제 발굴은 류마티스 관절염뿐만 아니라 Th17 세포를 매개로 하는 자가면역질환 치료에 광범위하게 적용될 것이라 기대를 모으고 있다.

자가면역에 관한 그의 관심은 여기에 그치지 않았다. ‘gc cytokine 신호 조절을 통한 항암면역요법 연구를 통해 항앙면역요법 개발에도 도전한 것이다. 최근 학계에서는 암을 정복하기 위해 항암면역요법 연구가 활발히 이루어지고 있다. 홍 교수는 우리 몸의 면역세포가 스스로 암세포를 인식하고, 공격하는 능력을 강화유지하기 위해서는 면역세포의 기능과 활성을 조절하는 cytokine의 역할이 중요하다고 말했다.

현재 sgc가 새로운 gc cytokine 신호 조절자라는 점에 초점을 맞추고 있습니다. sgc에 대한 cytokine 신호 조절이 종양 환경에서의 독성 CD8 T 세포(cytotoxic CD8 T cells), 도움 T 세포(helper T cells)의 증식 및 항암능력에 미치는 영향을 연구하고 있습니다. 연구에 성공한다면 보다 효과적이면서도 부작용이 적은 새로운 항암 치료법을 개발하는 발판을 마련할 수 있을 것입니다.”

홍 교수는 면역 회피를 극복하고 암세포 사멸을 유도하기 위한 종양 특이적 미세환경 이해를 통한 항암면역반응 제어 기술 개발연구와 더불어 sgc를 이용한 T 세포 항암면역치료기술 개발에 박차를 가하고 있다. 이 외에도 cytokine 신호전달에 필수적인 역할을 담당하는 gc 발현 조절 메커니즘을 확인하기 위한 ‘gc 발현 및 조절 기전 연구등의 연구를 수행하고 있다.

 

새로운 면역치료기술 개발 근거 마련하며 희망 전할 것

많은 연구자들이 연구의 어려움으로 연구비 부족을 꼽듯 홍창완 교수 역시 연구비를 지원하는 방식이 바뀌어야 함을 지적했다. 신진연구자들이 대학에 부임했을 때 본격적인 연구 궤도에 오르기까지 1년에서 길게는 2년까지 연구 공백이 생기기 때문이다. 연구 장비부터 연구원, 연구비에 이르기까지 다양한 허들을 넘는데 연구 에너지가 소진되고 있다. 그는 학교를 넘어 국가 차원에서 이를 위한 획기적 변화를 모색해야 할 것이라 말했다. 그 역시 부산대학교에 부임한 지 2년이 흐른 뒤에야 연구를 위한 초기 기초 세팅을 마칠 수 있었다. 그러한 어려움에도 불구하고 그는 그간 투쟁에 가까운 연구를 통해 얻은 데이터들을 토대로 향후 면역질환 제어를 위한 임상적용 연구 여정에 몰두할 계획이다. 특히 최근 발견한 유전자가 치료기술 개발의 결정적 단서가 될 수 있을 것이라는 기대감이 가득했다.

현재 진행 중인 연구들은 저의 제자이자 동료인 대학원생들 (이병혁, 조유나, 김건아, 진현수)의 역할이 매우 지대합니다. 앞에서 언급하였듯이 기초과학연구를 통해 얻어진 과학적 지식은 다양한 질병을 제어할 수 있는 여러 단서를 제공하고 해결하는데 크게 기여할 수 있습니다. 따라서 저는 과학적으로 사고하며, 과학적으로 실험하고, 과학적으로 분석하여, 과학적으로 말하는 진정한 과학자를 양성하고자 우리 팀원들과 함께 열심히 노력하고 있습니다. 이러한 노력이 계속되어 새로운 과학의 발전이 지속되었으면 하는 바람입니다.”

끝으로 홍 교수는 본 연구팀의 연구들이 새로운 치료제 개발의 핵심적인 근거가 되어 머잖아 질병으로부터 환자들의 고통을 덜어줄 새로운 치료제가 나타날 것으로 확신하며 희망을 전하였다.


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