‘CAR’ 장착으로
NK세포 치료효과 극대화
2026.05.18
항암 치료는 1세대 화학항암제에서 시작해 2세대 표적항암제를 거쳐, 최근에는 면역체계를 활용하는 3세대 면역항암제로 발전해 왔다. 그 대표적인 예가 면역세포인 T세포에 키메라 항원 수용체(CAR, Chimeric Antigen Receptor)를 도입해 암세포를 선택적으로 인식해 공격하도록 유전적으로 설계한 CAR-T 치료제다.
CAR-T 치료제는 재발 또는 불응성 B-세포 혈액암 환자에서 약 60~80% 수준의 전체 반응률(Overall Response Rate, ORR)과 약 40~70% 수준의 완전관해율(Complete Response, CR)을 기록하고 있다. 일부 급성 림프구성 백혈병(ALL) 환자에서는 70~90%의 완전관해율을 보이기도 한다. 이러한 치료 성과로 CAR-T 치료제는 ‘꿈의 항암제’로 불리며 암 치료의 새로운 패러다임을 제시했다. 다만 환자 자신의 혈액에서 추출한 면역세포를 사용해야 해서 제조 비용이 매우 높고, 현재까지는 혈액암에만 승인되어 고형암 치료에는 효과가 제한적인 한계가 있다.
CAR-T 치료제 대안으로 떠오른 CAR-NK 치료제
최근에는 이러한 CAR-T 치료의 한계와 부작용을 보완할 수 있는 대안으로 NK세포(Natural Killer cell) 치료제가 주목받고 있다. NK세포는 선천면역을 담당하는 면역세포로, 암세포나 바이러스 감염 세포를 직접 인식하고 공격하는 능력이 있다. 특히 건강한 타인의 NK세포를 활용할 수 있어 대량 생산이 가능하며, 미리 제조해 두었다가 필요할 때 바로 사용할 수 있는 ‘오프 더 셸프(off-the-shelf)’ 형태의 치료제 개발이 가능하다는 장점이 있다.
이러한 특성에 기반해 NK세포에 CAR 유전자를 도입한 CAR-NK 치료제가 차세대 면역세포 치료 전략으로 주목받고 있다. CAR-NK 치료제는 NK세포 본연의 강력한 항암 기능에 특정 암세포를 선택적으로 인식하도록 설계된 CAR을 장착함으로써 치료 효과를 극대화할 수 있다.
그렇다면 CAR-NK 치료제는 어떤 과정으로 만들어질까?
1단계: CAR 유전자를 플라스미드(Plasmid)에 삽입
플라스미드는 박테리아 등의 미생물에서 염색체와 별도로 존재하며 독립적으로 복제할 수 있는 작은 원형 이중가닥 DNA 분자를 의미한다.
플라스미드는 고리 형태의 원형 DNA 구조를 가지고 있어 DNA 말단이 없기 때문에 세포 내에서도 비교적 안정적으로 유지된다. 이러한 특성 덕분에 플라스미드는 유전자 조작이나 유전자 전달 과정에서 유전자 운반체(gene carrier)로 널리 활용된다.
CAR-NK 치료제 개발에서는 분해되기 쉬운 선형 CAR 유전자 서열을 안정적으로 전달하기 위해 플라스미드에 삽입하는 과정이 먼저 수행된다. 이렇게 CAR 유전자가 삽입된 플라스미드는 이후 렌티바이러스 벡터(lentiviral vector)를 제작하는 데 사용된다.
2단계: CAR 유전자 플라스미드를 이용한 바이러스 벡터 제작
NK세포에 CAR 유전자를 전달하기 위해서는 렌티바이러스 벡터가 사용된다. 렌티바이러스는 숙주 세포의 유전체에 유전자를 안정적으로 삽입할 수 있는 특성을 가지고 있어 세포·유전자치료제 개발에서 널리 활용된다.
치료제 개발에 사용되는 렌티바이러스는 유전공학적 조작으로 병원성 및 복제 기능을 제거하고, 유전자 전달 기능만 남긴 형태로 제작된다. 이렇게 만들어진 바이러스를 렌티바이러스 벡터라고 한다.
렌티바이러스 벡터 생산의 핵심 과정은 CAR 유전자가 삽입된 플라스미드를 이용해 CAR 유전자를 포함한 바이러스 입자를 생산하는 것이다. 이를 위해 일반적으로 HEK293 세포와 같은 벡터 생산 세포가 사용된다.
플라스미드를 HEK293 세포에 도입하면 세포는 플라스미드에 담긴 유전 정보를 바탕으로 CAR 유전자를 포함한 바이러스 입자를 생산하게 된다. 이렇게 생성된 바이러스 입자는 세포 밖으로 방출되며, 이후 이를 수집해 NK세포에 CAR 유전자를 전달하는 데 활용된다.
3단계: CAR을 장착한 NK세포 제작
이제 렌티바이러스 벡터를 이용해 NK세포에 CAR 유전자를 전달하는 단계가 남았다.
먼저 건강한 공여자의 혈액에서 NK세포를 분리한 뒤, CAR 유전자를 포함한 렌티바이러스 벡터를 이용해 NK세포에 CAR 유전자를 전달(transduction)한다.
렌티바이러스 벡터가 NK세포와 만나면 바이러스 외피가 NK세포의 세포막과 융합하면서 바이러스 내부의 RNA 유전체가 세포 안으로 들어간다. 이 RNA는 세포 내에서 역전사(reverse transcription) 과정을 거쳐 DNA로 변환되고, 이후 NK세포의 유전체에 안정적으로 삽입된다.
그 결과 NK세포는 세포 표면에 CAR 단백질을 발현하게 되고, 암세포를 보다 효과적으로 인식하고 공격할 수 있게 된다.
CAR-NK 제조에 사용되는 렌티바이러스 벡터는 복제 기능과 병원성이 제거된 일회성 전달체(delivery vehicle)이기 때문에 유전자 전달 이후에는 추가적으로 증식하거나 기능하지 않는다.
마지막으로 CAR 유전자가 도입된 NK세포를 배양하여 충분히 증식시키면 CAR-NK 치료제 생산 과정이 완성된다. #
