T세포가 활성화하면 표면에 PD-1(Programmed cell death protein 1)이라는 단백질이 발현한다.
암세포 표면의 PD-L1이나 PD-L2 같은 단백질이 T세포 표면의 PD-1과 결합하면, T세포는 암세포를 공격하지 못한다.
암세포의 이런 T세포 교란 책동을 막는 게 `면역 관문 억제제`(immune checkpoint inhibitors) 또는 `PD-1 억제제`(PD-1 inhibitors)로 불리는 면역항암제다.
이런 항암제는 T세포의 PD-1 수용체에 먼저 달라붙어 암세포의 교란 행동을 억제한다.
선천 면역계의 NK세포(Natural Killer cells)는 암세포를 파괴하는 주 공격수다.
그런데 NK세포가 혈액암 세포와 만나면 이상한 행동을 하면서 휴면 상태에 빠진다는 걸 캐나다 과학자들이 발견했다.
NK세포가 암세포의 외막 조각을 뜯어낼 때 PD-1 단백질이 섞여 들어오는 게 원인이었다.
비유하자면 NK세포가 가져가는 외막 조각에 암세포가 수면제(PD-1)를 몰래 넣는 것과 비슷하다.
NK세포가 암세포의 외막 조각을 가로채는 건 면역계에 암세포의 정체(항원)를 알리는 정상적인 행동이다.
NK세포 외에 T세포, B세포 등의 면역세포도 처음 만나는 세포의 외막 조각을 뜯어낸다.
의학계에선 이런 `막(膜) 이동`(membrane transfer)을 `트로고사이토시스`(trogocytosis) 현상이라고 한다.
NK세포는 트로고사이토시스를 통해 암세포 외막의 항원 분자를 추출한 뒤 자기 표면에 제시한다.
캐나다 오타와대 과학자들이 수행한 이 연구 결과는 13일(현지시간) 저널 `사이언스 어드밴시스`(Science Advances)에 논문으로 실렸다.
실제로 모든 유형의 면역세포는 트로고사이토시스를 이용하는 것으로 알려졌다.
그런데 트로고사이토시스를 통해 면역반응이 조절되는 분자 메커니즘은 지금까지 잘 몰랐다.
오타와대 연구팀도 PD-1 단백질이 NK세포의 암세포 공격을 방해한다는 건 알고 있었다.
하지만 NK세포가 어떻게 PD-1을 생성하는지는 이해하지 못했다.
그러던 차에 이번 연구에서 전혀 예상하지 못한 결과가 나왔다.
논문의 교신저자를 맡은 미켈레 아르돌리노 조교수는 "NK세포가 자체적으로 PD-1을 만드는 게 아니라 암세포로부터 가져오는 것"이라면서 "NK세포가 왜 이런 행동을 하는진 모르지만, 암 종양이 (PD-1으로) NK세포를 잠들게 함으로써 면역 공격을 피하는 것 같다"라고 말했다.
연구팀은 인간 백혈병이 생기게 조작한 생쥐 모델에 실험했다.
이 과정에서 면역세포가 암세포의 외막을 가져왔을 때 면역 조절 효과가 생긴다는 걸 확인했다.
이런 형태의 `막 이동`은 암세포 등 표적의 외막에 든 단백질이 면역세포로 옮겨지는 걸 의미한다.
실제로 NK세포는 이런 방식으로 바이러스 감염 세포로부터 바이러스 단백질을 확보한다.
실험한 생쥐 모델에서도 림프구와 종양 세포 간의 트로고사이토시스는 매우 높은 비율로 이뤄졌다.
NK세포만 그런 게 아니었다. 트로고사이토시스가 진행되는 동안 `세포 독성 T세포`(CD8+ T cells)도 혈액암 세포로부터 PD-1 단백질을 가져왔다.
특히 NK세포 표면의 PD-1은 하나도 예외 없이 SLAM 수용체 의존(SLAM receptor-dependent) 방식으로 혈액암 세포에서 건너온 것이었다.
이렇게 이전된 PD-1이 NK세포의 항암 면역을 강력히 억제한다는 것도 분명히 확인됐다.
원래 PD-1 억제제는 탈진한 T세포를 깨우는 약으로 개발된 것이다.
이런 유형의 항암제는 지금도 일상적으로 쓰이고 있으며, 특히 혈액암, 폐암, 피부암 등의 진행 억제에 효과적인 거로 알려졌다.
이번 연구는 PD-1 억제제가 NK세포의 암세포 공격력을 북돋울 수 있다는 걸 입증했다.
이처럼 PD-1 억제제가 여러 유형의 면역세포에 작용하는 메커니즘을 개별적으로 상세히 이해하는 게 중요하다고 과학자들을 말한다.
현재의 PD-1 억제제를 개선해 더 효과적인 항암 면역치료법을 개발할 수 있기 때문이다.
(사진=연합뉴스)
한국경제TV 디지털뉴스부 장진아 기자
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