생명/의료

세계 최초 유전자 편집 인체 조혈줄기세포 이식 성공

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세계에서 유일하게 완치된 에이즈 환자인 "베를린 환자"와 비슷한 치료 사례가 중국 베이징에서 나타났다. 해당 환자는 "베를린 환자"와 같은 혈액종양 및 에이즈에 걸렸으며 치료 방안도 동일한 조혈줄기세포 이식이다. 다른 점은 "베이징 환자"는 유전자 편집으로 CCR5 유전자가 돌연변이된 조혈줄기세포를 얻었고 "베를린 환자"의 돌연변이는 천연적인 것이다. 최근 베이징대학 생명과학학원 덩훙쿠이(邓宏魁), 해방군총병원 제5의학센터 천후(陈虎), 서우두(首都)의과대학 부속유안병원 우호우(吴昊) 등 공동연구팀은 세계 최초로 유전자 편집 방법으로 인체 조혈줄기세포에서 CCR5 유전자를 불활성화하고 편집한 줄기세포를 HIV 에이즈 바이러스 감염 및 급성림프모구백혈병 환자 체내에 이식하여 효과를 생성했다. 유전자 편집된 조혈줄기세포가 환자 체내에서 생존하고 "소수 외래자"에서 "절대 다수의 원주민"으로 번식하는 것은 에이즈 치료의 관건이다. 해당 연구 성과는 이제 시작이지만 유전자 편집된 조혈줄기세포가 인체 내에서 안전하고 생존 가능하며 "역경 번식"도 가능하다는 것이 입증되었다. 해당 성과는 "유전자 편집 기술의 장점을 이용하여 '베를린 환자'의 단점을 극복하다"라는 제목으로 "The New England Journal of Medicine"에 온라인으로 게재되었다. 초기에 연구팀은 유전자 편집된 줄기세포의 생존을 걱정했다. 줄기세포는 새 환경에 아주 취약하다. 환자는 골수 소멸을 진행했고 유전자 편집된 줄기세포가 체내에서 생존하지 못하면 환자는 생명의 위험이 있게 된다. 따라서 안전한 방법은 편집된 세포와 편집하지 않은 세포를 함께 투입하는 "겸유" 방식이다. 그러나 안전한 방법은 흔히 가장 효과적이지 못하다. 함께 투입된 편집하지 않은 세포는 편집된 세포가 최대 효과를 발휘하는 것을 방해할 수 있다. 예를 들면 상호 경쟁이다. 줄기세포의 경쟁적 증식 때문에 체내에서 검사된 유전자 편집 효율이 상대적으로 낮아졌다. 편집되지 않은 세포는 "민폐 팀원"이 되어 바이러스의 공격을 도울 수도 있다. 항에이즈약을 일시 정지할 때, 바이러스가 반동하는 것은 편집하지 않은 유전자의 CD4+T 세포(줄기세포 분화로 생김)가 바이러스의 복제와 반동을 위한 장소를 제공하기 때문일 수 있다. 어려운 선택 앞에서 환자의 안전과 임상 안전을 최대한 보장하기 위하여 연구팀은 안전한 방안을 선택하여 백혈병 치료를 보장했다. 최종 결과는 만족스러웠다. 함께 강적 HIV를 만났을 때, 유전자 편집된 T세포는 더 강한 저항력을 나타냈고 T세포 총수량 비율은 2.96%에서 1.5배 증가하여 4.39%에 달했다. CRISPR 유전자 편집 기술의 편집 효율과 표적이탈 효과는 줄곧 임상으로 나아가는 걸림돌이다. 조혈줄기세포는 대부분 "정지상태"에 있으며 편집이 어렵다. 기타 줄기세포에 적용하는 유전자 편집 방법은 조혈줄기세포에 소용없을 수 있다. 예를 들어, 유전자총 타겟팅 방법은 편집한 "가위"를 투입해도 전체 세포가 활성화되지 않는다면 "가위" 편집을 유도하지 못한다. 초기에 동물 실험으로 검증된 기술 시스템구축을 기반으로 연구팀은 다양한 탐구를 거쳐 유전자 편집이 가능한 조혈줄기세포의 전처리 배양 방법을 구축하여 조혈줄기세포를 활성화시켰을 뿐만 아니라 건조성, 안정 상태, 생존력 등을 파괴시키지 않았다. 연구팀은 8가지 "가위" 도입 형질감염 방법을 시도하고 편집 시간을 단축하고, 짝을 이룬 가이드 RNA를 도입하는 전략 등을 이용하여 편집 효율을 높이고 표적이탈 효과를 낮추는 방법을 탐구했다. 임상시험 환자 체내에서 이러한 기술 방안은 검증되었다. 연구 결과, 유전자 편집은 지속성, 표적 이탈성, 유효성 등 면에서 임상 검증이 가능했다. 약물복용 중단 4주 후,환자 체내 HIV 수량은 반등을 나타냈다. 유전자 편집 효율이 17.8%에 달했지만 편집하지 않은 세포와 동시에 투입되었기 때문에 체내의 편집 세포 비율은 5%-8%에 그쳤다. "베를린 환자"가 사용한 천연 CCR5 돌연변이 100%의 줄기세포와 비교하면, 5%-8%는 미미하지만 투입 전략이나 유전자 편집 효율 등 면에서 보면 모두 미래의 연구 방향이다. 앞으로 편집된 줄기세포만을 이식하여 편집된 줄기세포의 삽입율을 높이는 방법을 시도할 수 있다. 이번 연구에서 안정성, 가능성이 검증되었지만 유전자 편집 효율을 대폭 개선하여 유효성을 제고해야 한다. 최근 몇 년간 유전자 편집 기술은 지속적으로 발전하였으며 멀지 않아 더 안전하고 효율적인 유전자 편집 기술 시스템이 개발될 것이다. 기존의 방법을 최적화하는 것도 다방면의 효율을 제고할 수 있다. 향후 유전자 편집된 조혈줄기세포가 충분히 많은 돌연변이 T세포를 생성하여 HIV에 저항할 수 있을 때, 한차례의 치료로 지속적인 치료효과를 이룰 수 있다. CCR5를 표적으로 HIV와 T세포 결합을 예방하고 HIV의 인체 면역 시스템에 대한 파괴를 막는다는 점에서 유전자 편집 아기와 같은 치료 원리에 기반했지만 이번 연구는 치료성 임상시험이고 또한, 성인 신체의 체세포에서 진행하여 배아 유전자 편집의 윤리적 논란이 되지 않는다.

세계 최대 전뇌 뉴런 3차원 데이터베이스 구축

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최근, 둥난(東南)대학 뇌과학·지능기술연구원 및 둥난대학-앨런(Allen)연구소 뇌데이터연합센터는 VR 및 AI 기술 기반 오픈소스(Open source) 정밀 데이터 어노테이션(Annotation) 시스템 TeraVR을 개발하여 전뇌(Allbrain) 수준에서 세계 최대의 가장 정밀한 뉴런 3차원 구조를 재건(Rehabilitation)했다. 해당 데이터량은 세계 1위이다. 대뇌의 기본 구성단위인 뉴런은 대뇌의 구조 및 기능 연구에 매우 중요하다. 기존에 뉴런 어노테이션 및 이미징 기술의 제한성으로 획득한 이미지는 비교적 높은 잡음 및 신호 불균일 등 문제점이 존재했다. 뉴런 형태를 획득하려면 대뇌 세포의 희소성 어노테이션, 전뇌 이미징, 뇌영상 가시화, 뉴런 형태 재건 등이 필요하다. 그중 뇌영상 가시화 및 뉴런 형태 재건은 전체 프로세스의 병목문제이다. 하나의 완전한 생쥐 전뇌 이미지는 일반적으로 수십 개 테라바이트(Terabyte)에 달하며 원숭이 뇌의 전뇌 이미지는 페타바이트(Petabyte) 수량급에 달한다. 동시에 뇌뉴런의 매우 복잡한 토폴로지 구조도 뉴런 형태 재건 어려움을 더 증가시킨다. 상기 어려움을 해결하기 위해 연구팀은 가상현실 및 인공지능 기술을 기반으로 오픈소스 반자동화 전뇌 뉴런 재건 시스템 TeraVR을 개발함으로써 초대규모 뇌 미세 이미지 데이터에서 대량의 전뇌 뉴런 형태 구조를 고효율적이고 정밀하게 생성했다. 또한 고해상도 현미경으로 생쥐 대뇌 절편을 촬영함과 아울러 생쥐 대뇌의 뉴런 구조를 추출하여 정밀한 3차원 이미지를 제작했다. 이로써 침지식 쌍안 입체영상을 이용하여 더욱 쉽게 대뇌 구조를 관찰할 수 있을 뿐만 아니라 그중 매우 복잡한 뉴런 수상돌기 및 축삭돌기의 3차원 투사 경로를 분석할 수 있다. 시스템의 미세 이미지 해상도 정밀도는 0.1~0.2μm에 달하며 일부 범용 소프트웨어에 존재하는 재건 결함, 과도한 재건, 토폴로지 오류 등 문제를 식별할 수 있다. 현재 해당 시스템으로 1,000여 개 완전한 뉴런 구조를 재건했다. 대뇌 뉴런 구조 이해는 파킨슨병, 알츠하이머병, 근위축성측색경화증 등 신경퇴행성질환 진단 및 치료에 참고 가치를 제공할 수 있다.

베이징대학 종양병원, 말기 점막 흑색종 일차 진료 새 방안 발표

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최근, 베이징대학 종양병원 궈쥔(郭軍) 연구팀은 면역요법과 혈관신생억제 표적약물을 결합한 말기 점막 흑색종(Mucosal melanoma, MM)의 일차 진료 새 방법을 발표했다. 해당 성과는 "Axitinib in Combination With Toripalimab, a Humanized Immunoglobulin G4 Monoclonal Antibody Against Programmed Cell Death-1, in Patients With Metastatic Mucosal Melanoma: AnOpen-Label Phase IB Trial"라는 제목으로 "J ClinOncol"에 게재됐다. 악성 흑색종은 상피조직에서 유래된 악성종양이다. 그 중에서 악성 점막 흑색종의 예후는 비교적 차할 뿐만 아니라 동방인의 발병률이 서방인에 비하여 뚜렷하게 높은 등 뚜렷한 지역 차이성이 있다. 중국의 악성 흑색종 환자에서 점막 흑색종 환자가 차지하는 비율은 22.6%이고 최근 발병률이 해마다 증가되는 추세를 보이며 연간 증가율은 약 5.8%이다. 서방인의 점막 흑색종 발병률이 낮기에 기존에 점막 흑색종에 관한 기초연구, 임상 스테이징(Staging), 치료 등은 표준이 없다. 궈쥔 연구팀은 점막 흑색종 유전체학, 약물내성 메커니즘 및 임상 변형에 초점을 맞추어 독창적인 연구를 수행함과 아울러 "J ClinOncol", "Nat Commun", "Clin Cancer Res" 등 저널에 관련 성과를 발표했다. 동시에 궈쥔 교수는 점막 흑색종 장절의 편집장 신분으로 "Cutaneous Melanoma" 편집에 참여했다. 연구팀은 Terepril(재조합 인간화 항PD-1단클론항체 주사액)과 엑시티닙(VEGFR-TKI, 혈관신생억제 티로신인산화효소 억제제)을 결합하여 아시아인 말기 점막 흑색종 일차 진료 과정에서의 안전성, 내성(Tolerance), 약물동력학 등 연구를 수행하여 Terepril와 엑시티닙의 결합 치료에 의한 점막 흑색종 환자의 객관적 반응률(Objective Response Rate, ORR)은 60.6%에 달할 수 있고 종양축소가 나타난 환자가 75.8%에 달함을 입증했다. 기존에 점막 흑색종 일차 진료 객관적 반응률은 20%를 초과하지 못했다. 동 연구는 말기 점막 흑색종을 치료하는 효율이 가장 높은 일차 진료 방안을 제공했는데 이는 점막 흑색종을 일차 진료하는 새 국제표준으로 될 전망이다.

"충칭 제조" 중국 최초 인공심장 출시 승인

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2019년 8월 26일, 충칭융런신(永仁心)의료기기유한회사(이하 융런신회사)가 개발한 "충칭 제조" 삽입식 좌심실 보조 시스템 EVAHEART I(이하 "융런신" 인공심장으로 약칭)이 중국국가식품약품감독관리국의 출시 허가를 받았다. 이는 중국에서 최초로 본격 출시된 삽입식 심실 보조 제품으로서 중국의 관련 산업이 외국과의 기술격차를 줄이고 중국 첨단의료기기 분야의 발전을 추진할 전망이다. 인공심장은 "의료기기의 왕관에 박힌 보석"으로 불리며 주로 생체 역학 수단을 이용하여 심장의 혈액 펌핑 기능을 부분 또는 전부 대체하여 환자의 혈액 순환을 유지한다. 또한 말기 또는 중증 심부전 환자의 효과적인 치료 수단이며 심장 이식을 대체하는 유일한 효과적 치료 수단이기도 하다. 심장병 중의 암이라고 불리는 심부전은 세계적으로 유일하게 증가 추세를 나타내는 심장 질환이다. 그러나 말기 심부전에 대한 내과 약물 치료는 장기적 효과가 좋지 않으며 심부전 환자의 5년 생존율은 35%에 그친다. 환자는 심장 이식이나 인공심장 설치를 통해서만 건강 회복이 가능하다. 인공심장은 이식 공급원이 부족한 문제를 극복함으로써 심부전 주요 치료 수단으로 부상하였다. 기존에 성숙된 인공심장 기술은 유럽, 미국 ,일본 등 선진국에서 독점하고 있으며 중국은 관련 제품을 출시하지 못했다. 융런신회사는 국제 첨단 수준을 보유한 경제적인 중국산 인공심장제품을 출시하기 위해 일본 기술을 인입하여 인공심장 국산화에 성공했다. 원심펌프 구조의 삽입식 좌심실 보조 시스템을 이용한 "융런신" 인공심장은 체내 소자와 체외 소자로 구성되었고 심장 좌심실에서 대동맥으로 통하는 바이패스를 구축하여 환자의 심장 펌핑 기능을 부분 대체하거나 보조하는 작용을 한다. 해당 인공심장은 일본의 여러 연구기관이 50여 년의 기초 연구와 20여 년의 연합설계를 통해 개발하였고 일본, 유럽의 판매 허가 및 미국의 IDE 임상시험 승인을 받았으며 200건 이상의 삽입 수술을 완성했다. "회전 속도가 낮고, 유량이 크며, 생리적 맥동 혈류 생성이 용이한" 물리적 특성을 가지며 생체 적합성이 뛰어나 인공심장 이식 후에 흔히 나타나는 합병증의 발생 위험을 현저히 낮출 수 있다. 기존 이식 환자 중, 수술 후 최장 생존 시간은 10년이 넘었다. 2018년 1월, 융런신회사는 중국의학과학원 푸와이(阜外)병원, 화중과기대학 퉁지(同济)의학학원 부속셰허(协和)병원, 푸젠(福建)의과대학 부속 셰허병원에서 연이어 임상시험을 시작했다. 2019년 8월까지, "융런신" 인공심장은 15건의 임상 삽입 수술을 실시했고, 환자들은 수술 후 순조롭게 건강을 회복했으며 장착 관련 심각한 합병증이 발생하지 않아 해외 학자들로부터 "세계 최고 임상 실적"으로 불리며 계획보다 앞당겨 출시를 승인받았다.

유전자 백신 개발로 밀 "황달병" 예방 전망

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최근, 산둥(山東)농업대학 우자제(吳佳潔) 연구팀은 쓰촨(四川)농업대학 류덩차이(劉登才) 연구팀, 미국 아이다호대학(University of Idaho) 푸다오린(付道林) 연구팀 등과 공동으로 맥류줄녹병(황달병) 저항성 유전자 YrAS2388(국제 번호 Yr28)를 성공적으로 클론함으로써 해당 병해 유행 예방에 새 "유전자 백신"을 제공했다. 해당 성과는 "Nature Communications"에 온라인으로 게재됐다. 맥류줄녹병은 밀에 치명적인 위협을 가져다 줄 뿐만 아니라 심각할 경우 밀의 대면적 수확량 감소를 초래한다. 정상 밀잎은 매우 매끄러워 보이지만 그 위에는 무수히 많은 기공이 분포되어 있으며 외계와 수분 및 기체를 교환한다. 줄녹병이 밀잎에 침입하는 과정에서 황색 분말과 유사한 바이러스가 밀잎 내부로 뚫고 들어가 대량으로 번식함과 아울러 끊임없이 밀 세포로부터 양분(Nutrient)을 "섭취"하여 밀 수확량을 감소시킨다. 밀에 치명적인 "황달병" 퇴치는 전세계 과학자의 공동한 연구과제로 되고 있다. 우자제 연구팀은 10년 동안 연구를 거쳐 밀 D 게놈 조상(Ancestors) 에길롭스 타우쉬이(Aegilops tauschii) 중에서 줄녹병 저항성 유전자 YrAS2388를 획득했다. 기존의 내병성 유전자와는 달리 YrAS2388는 중복된 3′비부호화영역을 함유함과 아울러 5가지 또는 더욱 많은 전사체(Transcript)를 생성하며 그 선택적 스플라이싱(Alternative splicing)은 온도 및 병원균의 제어를 받는다. 다양한 스플라이소솜(Spliceosome)의 축적 수준 및 코딩 단백질의 상호작용 모드 조절을 통하여 숙주의 줄녹병 저항 수준을 효과적으로 제어할 수 있다. 줄녹병 저항성 유전자 YrAS2388는 오직 에길롭스 타우쉬이 및 에길롭스 타우쉬이로 구축한 인공합성 밀에만 존재하고 일반 밀 및 기타 밀품종에서는 검출하지 못했기에 해당 유전자는 밀 육종에 중요한 이용 가치가 있다. 연구팀은 해당 유전자 서열에 근거하여 기능성 표지를 개발했다. 해당 표지를 이용하여 YrAS2388의 분자 보조 선택을 구현할 수 있으며 해당 유전자가 밀 품종에서 전이 이용을 추진할 수 있다. 해당 연구 성과는 밀 및 보리 등 작물의 줄녹병 저항 수준을 개선하는데 새 유전자자원을 제공했다.

칭화대, 신형 세포기관 Migrasome의 생성 메커니즘 및 생리기능 규명

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최근 칭화대학 위리(俞立) 연구팀은 이스라엘 텔아비브대학 연구팀과 공동으로 미그라좀(Migrasome)의 생성 메커니즘을 기본적으로 해석함과 아울러 그 생리기능도 발견함으로써 제브라피시 배아 발육을 이해하는데 새 아이디어를 제공했다. 해당 성과는 "Nature Cell Biology"에 게재되었다. 새로 발견된 막성 세포기관인 미그라좀은 현재 그 형태, 생성 메커니즘, 생리기능 등 연구는 초기단계에 머물러 있다. 미그라좀의 생성 메커니즘을 규명하기 위한 연구에서 연구팀은 Tspan4 단백질 및 콜레스테롤이 미그라좀 생성 과정에서 중요한 역할을 함을 발견했고 또한 미그라좀의 생성 메커니즘 모델을 제안함과 아울러 실험적 검증을 수행해 미그라좀의 생성 메커니즘을 기본적으로 해석했다. 세포이동(cell migration)은 수축사에서 Tspan4 단백질 및 콜레스테롤의 국지적 고도 축적을 유발하는데 이는 축적 영역 막의 굽힘강성을 증가시킴으로써 미그라좀 구조를 형성한다. 미그라좀이 체내 생물학적 과정에 참여하는지를 밝히기 위해 위리 연구팀은 멍안밍(孟安明) 연구팀과 공동으로 제브라피시(zebrafish) 초기배아(early embryo) 발달 과정에서 대량 미그라좀이 생성될 수 있고 또한 주화성인자(chemotactic factor), 모르팍틴(morphactin), 성장인자(growth factor) 등을 포함한 많은 중요 신호인자가 미그라좀 내부에 고도로 축적됨을 발견했다. 연구팀은 제브라피시 초기배아에서 미그라좀 생성을 조절하는 중요인자 tspan4a 및 tspan7을 감별함과 아울러 미그라좀 생성 결함의 tspan4a 및 tspan7 모성 돌연변이체를 구축했다. 연구 결과, 미그라좀 생성을 차단시킨 후 제브라피시에서 기관 형태 결함, 좌우 비대칭 결함 등 기관 형태 이상 표현형이 나타날 수 있고 외부 미그라좀 보충을 통해 결함 비율을 뚜렷하게 저하시킬 수 있다. 심층 연구 결과, 미그라좀은 배순(embryonic shield) 중공부에 집결할 수 있고 내부에 함유된 주화성인자 Cxcl12 방출을 통해 하나의 영역신호센터를 형성해 등쪽 전구세포와의 밀착 연계를 보장하며 또한 전반적 지향성 운동으로 KV낭포를 형성함으로써 배아 체내에서 각 기관 원기(primordium)의 정확한 공간위치결정 및 발육을 조절한다.

중국의 강직성척추염 치료 신약연구가 국제 저널에 게제

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최근, 칭화대학 임상의학학원 쉬후지(徐沪济) 연구팀이 강직성척추염 치료용 바이오시밀러 연구에서 획기적인 성과를 거두었다. 3기 임상시험 결과에 따르면 해당 신약은 원약과의 임상적 동등성이 성립되었다. 해당 성과는 "The Lancet Rheumatology"에 게재되었다. 강직성척추염은 만성 류마티스 면역 질환으로서 주로 척추 관절과 말초 관절에 영향을 미치며 심할 경우, 척추 기형과 관절 강직이 발생할 수 있다. 예비조사에 의하면 중국의 유병률은 약 0.3%이고 주로 청소년 남성에게서 발생하며 총 장애율은 15%-20%이다. 다기관, 랜덤, 이중맹검법의 평행비교 3기 연구에 약 20개의 중국 의료센터가 참여했다. 피험자는 비스테로이드성소염제로 4주 치료 후, 효과가 적거나 없거나 또는 불내증인 18세 이상의 활성 강직성 척추염 환자이다. 연구결과, 중국에서 자체 개발한 아달리무맙(adalimumab) 바이오시밀러 IBI303은 강직성척추염에 대한 치료 효과 및 안전성에서 국외의 원약과 어깨를 견줄 수 있으며 중국의 강직성 척추염 환자들은 앞으로 더 많은 약품 선택이 가능해졌다. 바이오시밀러와 화학 복제약은 모두 제네릭(generic) 의약품에 속하지만 바이오시밀러가 소요하는 시간과 자금코스트는 모두 화학 복제약보다 훨씬 높다.

멀티스케일 나선형 섬유다발 기반 생체공학적 신축성 생체조직 스텐트 개발

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최근, 미국매사추세츠공과대학(MIT), 베이징항공항천대학 및 저장(浙江)이공대학 연구팀은 멀티스테이지 구조(Multistage structure) 나선형 섬유를 제조하는 간단하고 보편적인 방법을 제안함과 아울러 해당 방법으로 제조한 섬유의 역학적 성능을 이론적으로 시뮬레이션했으며 또한 해당 섬유를 세포 생체조직 스텐트로 이용할 수 있는 동적 인장 세포생물학적 활성 연구를 수행했다. 해당 성과는 "나선형 섬유다발의 고신축성 인공 미세조직에 이용(Helical nanofiber yarn enabling highly stretchable engineered microtissue)"이라는 제목으로 “PNAS"에 게재됐다. 연구팀은 천연생물조직 멀티스케일 섬유에서 영감을 받고 방사(Spinning) 기술과 연사(Twisting)방법을 결합한 생체공학적 설계를 통해 멀티스케일 구조 나선형 섬유다발을 제조함과 아울러 천연섬유다발과 멀티스케일 구조 나선형 섬유다발의 역학적 성능을 연구했다. 또한 다양한 재료 성분(PLGA, PVDF-HFP, PU 및 CA를 포함)에 대한 최적화를 통해 초고 스트레인(최대로 1,500%)을 보유한 멀티스케일 섬유다발을 획득했으며 다양한 구조 섬유다발이 동적 인장 상태 조건(인장 및 굽힘을 포함)에서 세포 스텐트로 이용될 경우 생물학적 활성의 안정성을 연구했다. 연구 결과, 멀티스케일 구조 나선형 섬유다발은 독특한 스파이럴 코일 구조를 보유하고 있기에 동적 인장 세포 활성 면에서 1급 섬유다발에 비하여 우수하다. 또한 재료 표면의 멀티스케일 주기성 토폴로지 구조는 세포의 물리적 특성(세포의 체적 및 방향성)을 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라 특정된 전사인자의 세포핵 방향으로의 수송 제어를 통해 중간엽줄기세포의 근육세포 방향으로 방향성 분화를 유도할 수 있음을 발견했다. 동 연구에서 제안한 방법은 첨단 유연성 재료, 공학설계 재료 제조 및 세포생물학의 발전 등에 새 기술 지원을 제공했으며 제조한 재료는 인체건강 모니터링, 웨어러블 전자, 텔레스코픽 브레이크, 인공 생체기관 등 분야에서 잠재적인 응용 가치가 있다.

칭화대학교, 인체 면역계 중에서 기능이 뛰어난 항암세포 CD8NKT 서브세트 발견

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최근, 칭화대학 의학학원 장밍후이(張明徽) 연구팀은 인체 면역계에서 기능이 뛰어난 항암세포 CD8NKT 서브세트(Subset)를 발견했다. 이로써 종양치료에 희망을 가져다 줄 전망이다. 해당 성과는 "Oncoimmunology·Immunotherapy"에 게재됐다. 면역계가 구동되고 림프구가 충분하게 활성화된 후 세포막에서 점차적으로 특수한 "제동" 단백질이 발현되면서 활성화된 림프구에 억제성 신호를 전달하여 활성화 면역세포의 활성을 점차적으로 감소시켜 면역계 과활성화에 의한 면역 손상을 방지한다. PD-1는 T림프구 세포막에 존재하는 중요한 "제동" 단백질이다. 암세포는 일부 특수한 단백질을 생성하는 한편 접촉을 통해 T림프구를 유도하여 PD-1 단백질을 포함한 다양한 "제동" 단백질을 생성할 수 있다. 림프구에서 PD-1 단백질이 앞당겨 발현될 경우 림프구는 활성화될 수 없으며 따라서 항암작용을 발휘한다. 이는 암세포가 면역감시에서 벗어날 수 있는 "마법"이다. 항체로 T림프구의 "제동" 단백질을 차단시킬 경우 림프구의 활성이 복원되기에 종양살상 능력이 "재구동"된다. PD-1 항체약물은 세계에서 가장 관심을 받고 있는 항암제이다. 현재 세계 대형 제약기업은 소분자 화학약품의 개발에서 대분자 항체약물 특히 항"제동" 단백질 기반 항체약물을 개발하고 있다. 2014년, PD-1 항체약물의 미국에서의 출시 및 2017년 CART-19 공학적 면역 세포의 미국에서의 출시는 면역치료에 의한 암치료에 희망을 가져다주었다. 암치료는 달에 오르는 것보다도 더 어렵다. PD-1 항체 및 CART 기술의 임상응용은 약 30년간 기초연구, 기술개선, 동물실험 및 임상시험을 경과했다. 임상치료에 비준된 암치료 방법이라 할지라도 어떤 종류의 암치료에 적합하며 또한 향후 어떤 종류의 암에 확장하여 응용될 수 있는지에 대하여 심층적으로 연구할 필요성이 있다. PD-1 항체 및 CART 세포의 성공적 출시는 중국의 수백 개 과학연구원/과학연구소 및 의약 기업의 눈길을 끌고 있다. 현재 중국산 PD-1 항체약물은 이미 출시됐으며 PD-1의 가격은 절반으로 떨어졌다. 연구팀은 15년간 연구를 거쳐 항암세포 CD8NKT 서브세트(Subset)를 발견했다. 해당 NKT가 나타내는 생물학적 현상은 매우 특수한 바 동물실험 과정에서 뛰어난 광대역 항종양 효과를 나타냈다. 실험 데이터에 의하면 NKT의 항종양 잠재력은 일반 항종양 면역세포의 수천 배이다. 생쥐 체내에서 CD8NKT의 활성화를 앞당겨 구동시킨 결과, 다양한 고형종양을 예방할 수 있다. 이는 종양을 치료할 수 있을 뿐만 아니라 NKT를 이용하여 종양을 예방할 수 있음을 의미한다. 연구팀은 현재 NKT 기반 광대역 항암백신을 연구하고 있다. 수술, 방사선요법, 화학요법 등 3가지 전통적인 종양치료 요법과 면역치료를 결합하여 종양전이를 제어함으로써 암치료를 구현할 수 있다. 각종 방법의 중재 시간은 매우 중요한바 수술, 방사선치료를 먼저 진행하고 다음으로 화학요법을 진행하며 마지막으로 면역치료를 진행해야 한다. 종양치료 목적에 도달하려면 면역치료를 통해 환자의 면역력을 복원시켜야 한다. 초기 수술 환자 및 암 고위험군에 대하여 사전에 과학적인 면역 중재를 진행해야 하며 또한 NKT의 양과 활성 증가를 통해 암 예방 효과에 도달할 수 있다. 생물의학적 분석에 의하면 현재 오직 면역치료 방법으로 종양 예방 목표를 달성할 수 있다.

작물과학연구소, 벼 도열병 내성 칼슘 통로 단백질 조절의 분자 메커니즘 규명

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최근 중국농업과학원 작물과학연구소 완젠민(萬建民) 연구팀은 벼 선천성 면역의 새 유전자 OsCNGC9를 복제함과 아울러 동 유전자가 벼 유묘기 도열병 내성에 영향을 미치는 분자 메커니즘을 심층적으로 연구했다. 해당 성과는 "Cell Research"에 온라인으로 게재되었다. 연구팀은 병원균 식별에서부터 칼슘이온 통로 활성화에 이르기까지의 면역신호 전달경로를 구축함으로써 식물모드 트리거드 면역반응 중 결실 관련 주요 부분을 보충하였을 뿐만 아니라 OsCNGC9 유전자를 이용한 벼 내병성 유전적 개량에 이론적 기반을 마련했다. 도열병은 벼의 수확량 및 품질을 심각하게 위협하는 세계적으로 가장 파괴적인 벼 병해이다. 식물은 주로 자가 면역계에 의존해 외계 병원체의 침입을 저항한다. 하지만 벼에서 매개성 모드 트리거드 면역반응(PTI) 과정을 담당하는 칼슘이온 통로는 지금까지 밝혀지지 않았다. 연구팀은 유묘기 도열병 내성 감소의 벼 돌연변이체를 연구재료로 하고 지도기반 클로닝(map-based cloning) 방법을 통해 인코딩 고리모양 뉴클레오티드(cyclic nucleotide) 이온 통로 단백질의 OsCNGC9 유전자를 획득했다. OsCNGC9는 벼 유묘기 도열병 내성을 양성조절(positive regulation)하는 작용을 보유하고 있으며 또한 칼슘이온 통로 단백질인 것으로 보충 감정되었다. 벼 PTI 과정에서 OsCNGC9 유전자는 PAMP에 의해 유도되는 세포외 칼슘이온의 내부 유동, 활성산소 발생 및 PTI 관련 유전자 발현을 적극적으로 조절한다. 심층 연구를 통해 벼 PTI 관련 수용체 유사 키나아제 OsRLCK185는 OsCNGC9 유전자와 상호작용할 수 있고 또한 OsCNGC9 인산화를 통해 통로 활성을 변화시킴을 발견했다. 뿐만 아니라 OsCNGC9 유전자를 과발현시켜 벼 PTI 반응 및 유묘기 도열병 내성을 뚜렷하게 향상시킨다. 이는 OsCNGC9 유전자가 벼 내병성 유전적 개량에 잠재적 응용가치가 있음을 보여준다.