KR100549866B1 - 암치료 및 예방 제제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 죽은 암세포와, T세포의 활성화에 필요한 보조활성인자의 발현을 증가시키는 물질을 포함하여 암을 치료 및 예방하는 암치료 및 예방 제제에 관한 것이다.
암세포는 기원상 자기 자신의 세포이므로 체내에서 면역반응을 일으키지 않으며 급속도로 전이된다. 본 발명에 따른 암치료 및 예방 제제는 면역세포가 암세포를 항원으로 인식하도록 하여 면역반응을 일으키게 함으로써 암을 치료 및 예방할 수 있게 하였다.
이를 위하여 본 발명에 따른 암치료 및 예방 제제는 항원으로 기능하는 죽은 암세포와, NKT세포라는 면역조절세포를 자극함으로써 T세포의 활성화에 필요한 보조활성인자의 발현을 증가시키는 기작을 보이는 물질을 포함하여 구성되었다.
암백신, 암세포, NKT세포, 항원제시세포, αGalCer, 보조활성인자, B7.1, B7.2
Description
도1은 실험예 1에서 암백신에 의한 생존률 향상 효과를 나타내는 그래프.
도2는 실험예 2에서 암백신의 장기적인 효과를 나타내는 그래프.
도3은 NKT세포의 존재 유무와 B7.2의 발현정도를 나타내는 그림.
도4는 실험예 3에서 αGalCer의 시간대별 전처리 효과를 나타내는 그림.
본 발명은 죽은 암세포와, T세포의 활성화에 필요한 보조활성인자의 발현을 증가시키는 물질을 포함하여 암을 치료 및 예방하는 암치료 및 예방 제제에 관한 것이다.
암은 인류의 건강을 위협하는 대표적인 질병으로서 산업화된 국가에서 단일 질병으로는 가장 대표적인 사망 원인이다.
암의 발생원인은 아직도 규명되지 않고 있으나 내적 요인인 유전적 요소와 외적 요인인 암발생 유발요소로 작용되는 발암 화학물질, 방사선 ·자외선 ·우주선, 계속적인 염증과 손상, 암유발 바이러스 감염의 복합적 요소가 작용하는 것으 로 간주된다. 내적 요인인 유전적 요소에 대해서는 동물실험상 많은 입증이 있으나 인간의 암에 대한 작용 여부는 망막아세포종이나 가족적 대장 이종증 등 일부를 제외하고는 확실한 증거가 없으며, 오히려 외적 요인인 환경적 요소와 구별하기 어려운 실정이다.
암은 불치의 병으로 단정할 만큼 절망적인 것은 아니며 조기진단과 함께 적극적인 치료에 임하면 완치될 수 있다. 따라서 조기발견과 조기치료가 암치료의 효과를 높이는 데 결정적으로 중요하며, 진행된 암에서도 다각적이고 적극적인 방법들을 동원한다면 완치 내지 생명을 연장시키고 괴로운 증세를 호전시킬 수 있다. 이에 앞서 암을 예방할 수 있는 방법이 있다면 더욱 바람직할 것이다. 따라서 암치료와 예방을 위해서는 예방백신과 치료백신 등 치료제의 개발이 시급하다고 할 것이다.
효과적인 예방 및 치료에 이용할 수 있는 암백신의 개발은 인체 내 면역반응과 밀접한 관련을 가진다.
인체 내 면역반응은 그 개시단계에서 항원인지능력과 밀접한 관련이 있다. T세포의 항원인식은 수지상 세포(Dendritic cell, DC)나 대식세포(macrophage)와 같은 항원제시세포(antigen presenting cell, APC)에 의해 이루어진다. APC에는 T세포의 이중 수용체와 결합하여 T세포를 활성화시키는 이중 결합부위가 있는데, 그 하나는 주조직 적합성 복합체(major histocompatibility complex, MHC)와 같은 항원제시분자로서 T세포가 자기를 인식하게 하며, 다른 하나는 APC에 의한 공정과정을 거쳐 제시되는 항원이다. APC가 T세포와 결합하여 T세포를 활성화시키면 활성화 된 T세포가 면역반응을 일으킨다.
그런데 암세포는 그 자체가 면역세포와 같은 자기 자신의 세포이므로 암백신이 효과가 있으려면 우선적으로 자신의 조직인 암세포를 진짜 항원으로 인식하도록 해 주어야 한다.
그러나 이차적으로는 면역적 내성 또는 면역적 관용(immunological tolerance)을 제거해야 한다. 암세포 특이적인 항원을 인식하는 B세포나 T세포가 우연히 존재한다 하더라도 그 항원을 인식한 B세포나 T세포는 면역적 관용에 의해 제거되거나 억제되거나 불활성화된다. T세포에 대해 구체적으로 살펴보면, T세포가 활성화되기 위해서는 T세포 수용체(TCR)에 의한 항원의 인식 뿐만 아니라, 수지상 세포(dendritic cell, DC)와 같은 항원제시세포(APC)가 발현하는 또다른 신호전달물질, 즉 보조활성인자(co-stimulatory factor)인 B7.1/B7.2 분자들을 인식할 필요가 있다. 만약 T세포가 보조활성인자를 인식하지 못하고 암세포 특이적인 항원만을 인식하는 경우 T세포들은 보통 제거되거나 억제되거나 불활성화된다. 정상적으로 암이 발생하는 경우 우리 자신의 세포인 암세포는 암세포 특이적인 항원만을 발현할 뿐 B7.1/B7.2와 같은 보조활성인자들을 발현하지 않음으로 인해 암세포를 인식하고 공격할 수 있는 면역세포들은 끊임없이 제거되거나 불활성화되어, 암세포는 면역시스템의 방해를 거의 받지 않고 성장하게 된다. 따라서 면역시스템이 암세포 특이적인 항원을 인식하는 순간 보조활성인자를 동시에 인식할 수 있도록 하는 것이 암치료 및 예방에 필수적이다.
본 발명은 암세포를 자기 자신의 세포가 아니라 암 특이적인 항원임을 인식하고 면역반응에 필요한 T세포의 활성화에 필요한 보조활성인자의 발현을 증가시켜 암을 발현하는 세포들을 공격하는 면역반응을 일으킬 수 있는 암치료 및 예방 제제를 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 T세포의 활성화를 유도하는 보조활성인자의 발현을 증가시키기 위해 NKT세포(natural killer T cell)를 이용하는 암치료 및 예방 제제를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 생물학적 유효량의 항원으로 기능하는 죽은 암세포와, 생물학적 유효량의 T세포의 활성화에 필요한 보조활성인자의 발현을 증가시키는 물질을 유효성분으로 포함하는 암치료 및 예방 제제를 제공한다.
또한, 본 발명은 죽은 암세포는 괴사(necrosis)시킨 것을 특징으로 하는 암치료 및 예방 제제를 제공한다.
또한, 본 발명은 보조활성인자는 B7.1 또는 B7.2 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 암치료 및 예방 제제를 제공한다.
또한, 본 발명은 보조활성인자인 B7.1 또는 B7.2의 발현을 증가시키는 물질은 이들을 발현하는 항원제시세포를 활성화시키는 NKT세포를 활성화시키는 물질인 것을 특징으로 하는 암치료 및 예방 제제를 제공한다.
또한, 본 발명은 NKT세포를 활성화시키는 물질은 NKT세포에 항원을 제시하는 항원제시세포의 CD1d의 리간드로 기능하는 당지질 또는 지질 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 암치료 및 예방 제제를 제공한다.
또한, 본 발명은 당지질은 알파-갈락토실세라마이드(alpha-galactosylceramide, αGalCer)인 것을 특징으로 하는 암치료 및 예방 제제를 제공한다.
또한, 본 발명은 NKT세포를 활성화시키는 물질은 NKT세포를 선택적으로 인식하여 활성화시키는 항체인 것을 특징으로 하는 암치료 및 예방 제제를 제공한다.
또한, 본 발명은 NKT세포를 활성화시키는 물질은 NKT세포의 T세포 수용체(TCR)를 자극함으로써 활성화되게 하는 물질인 것을 특징으로 하는 암치료 및 예방 제제를 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 암치료 및 예방 제제의 일실시예를 실험예와 함께 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 암치료 및 예방 제제는 괴사(necrosis)시킨 암세포를 항원으로 기능하게 하고, NKT세포에 항원을 제시하는 항원제시세포의 항원제시분자인 CD1d의 리간드인 알파-갈락토실세라마이드(αGalCer)를 항원제시세포 상에서 T세포의 활성화에 필요한 보조활성인자의 발현을 증가시키는 물질로 사용한 제제이다.
이 CD1d는 항원제시분자의 일종으로서 CD1 패밀리 중 그룹 2를 형성하며 사람과 생쥐 모두에게 존재한다. 생쥐의 CD1d는 수지상 세포(dendritic cell, DC), B세포, 대식세포와 같은 항원제시세포에 특히 많이 발현된다(Brossay, L., et al. Mouse CD1 is mainly expressed on hemopoietic-derived cells. J. Immunol. 159, 1216-1224 (1997), Jessica H. Roark, Se-Ho Park, Jayanthi Jayawardena, Uma Kavita, Michele Shannon, and Albert Bendelac. CD1.1 expression by mouse antigen presenting cells and marginal zone B cells. J. Immunol. 160: 3121-3127 (1998)).
생쥐의 경우 CD1d에 의해 선택되는 특정한 T세포군으로서 Vα14라는 특정의 T세포 수용체(TCR)를 반보존적으로 발현하고, CD1d에 의해 활성화되며 NK세포(natural killer cell)와 유사한 세포표면 항원을 발현하는 세포가 있는데 이를 NKT세포(natural killer T cell)라 한다. NKT세포는 생쥐 뿐만 아니라 사람에게도 잘 보존되어 있는 세포군으로서, 체내의 각 조직에 따라 전체 T세포 중 약 1∼30%의 빈도로 존재하고 있다.
CD1d의 주요한 리간드는 지질 또는 당지질이라는 증거가 우세해 지고 있으며, 포스파티딜 이노시톨(phosphatidyl inositol)이라는 당지질이 CD1d와 결합하고(Joyce, S., et al. Natural ligand of mouse CD1d1: cellular glycosylphosphatidylinositol. Science 279, 1541-1544 (1998), Gumperz, J.E., et al. Murine CD1d-restricted T cell recognition of cellular lipids. Immunity 12, 211-221 (2000)), 해면동물로부터 분리된 당지질인 합성 알파-갈락토실세라마이드(alpha-galactosylceramide, 이하 'αGalCer'라 한다)도 CD1d와 결합하여 생쥐 또는 사람의 거의 모든 NKT세포를 활성화시킬 수 있다(Kawano, T., et al. CD1d-restricted and TCR mediated activation of Valpha14 NKT cells by glycosylceramides. Science 278, 1626-1629 (1997), Benlagha, K., et al. In vivo identification of glycolipid antigen specific T cells using fluorescent CD1d tetramers. J. Exp. med. 191, 1895-1903 (2000), Spada, F.M., Koezuka, Y., and Porcelli, S.A. CD1d-restricted recognition of synthetic glycolipid antigens by human natural killer T cells. J. Exp. med. 188, 1529-1534 (1998)). αGalCer는 극미량의 농도에서도 CD1d와 결합하여 생쥐와 사람 모두에서 Vα14 TCR을 자극한다.
본 발명의 일실시예에 따른 암치료 및 예방 제제를 생쥐와 같은 동물이나 인간에 투여하면, 항원제시세포가 괴사된 암세포를 항원으로서 공정하고, αGalCer가 CD1d 상에 제시되어 NKT세포를 활성화시킨다. 활성화된 NKT세포는 IL-4나 IFN-gamma와 같은 사이토카인(cytokine)을 분비하고(Bendelac, Albert, Miguel N. Rivera, Se-Ho Park, and Jessica H. Roark. Mouse CD1-specific NK1 T cells. Development, Specificity, and Function. Annu. Rev. Immunol. Vol. 15: 535-562 (1997), Yoshimoto, T., and Paul, W.E. CD4+NK1.1+ T cells promptly produced IL-4 in response to in vivo challenge with anti-CD3. J. Exp. Med. 179, 1285 (1994)), 이들이 암세포의 항원을 제시하는 전문적인 항원제시세포인 대식세포나 수지상 세포(DC)를 활성화시키고, 이들이 T세포의 활성화에 필요한 B7.1 또는 B7.2와 같은 보조활성인자의 발현을 증가시킨다. T세포에는 항원제시분자인 CD1d의 수용체 뿐 아니라 CD28과 같은 보조활성인자의 수용체도 있어서, B7.2와 같은 보조활성인자를 함께 인식하게 된다. 앞서 설명했듯이 이 보조활성인자는, 면역세포가 암 특이적인 항원, 즉 항원제시세포 상에 제시된 괴사된 암세포의 항원을 인식할 때 면역적 관용에 따라 제거되거나 불활성화되지 않도록 기능하여 T세포가 기억 T세포(memory T cell)로 활성화되어 면역반응을 일으키게 한다.
다른 측면에서 활성화된 NKT세포, 수지상 세포, B세포, T세포로 이어지는 연쇄적인 세포활성화와, IL-4, IFN-gamma, IL-12와 같은 사이토카인을 분비하므로 암 뿐만 아니라 감염성 질환, 자가면역질환에도 효과가 있다.
본 발명에 따른 암치료 및 예방 제제는 동물이나 인간의 암 발견시, 암치료를 위해 사용할 수도 있으며, 암 예방을 목적으로 예방백신으로 사용할 수도 있다.
또한 본 발명에 따른 암치료 및 예방 제제는 임상적으로 투여시 약제학적으로 허용되는 부형제와 배합하여 경구 또는 비경구 투여에 적합한 고체, 반고체 또는 액체 형태의 약제학적 제제로 제형화시켜 경구 또는 비경구 투여할 수 있다. 이 약제학적으로 허용되는 부형제는 고체이거나 액체일 수 있으며, 면역증강제 또는 면역조절제로 작용하는 물질 중 어느 하나 또는 하나 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 암치료 및 예방 제제의 투여용량은 환자의 연령, 증상 또는 투여제형에 따라 다양하게 조절할 수 있다. 특정한 상태에서 바람직한 투여량을 결정하는 것은 공지된 기술에 해당한다.
본 발명에 따른 암치료 및 예방 제제의 괴사된 암세포의 종류는 암의 종류나 암 예방 목적에 따라 다양하다. 암의 종류와 암이 퍼져있는 정도 등 임상적 자료를 기초로 암세포의 종류를 선택할 수 있다.
실험예 1
본 발명에 따른 암치료 및 예방 제제의 효과를 알아보기 위해 생쥐를 이용하여 다음과 같은 동물실험을 하였다.
1. 준비과정
본 동물실험에서 C57BL/6 생쥐와 이에서 유래된 B16이라는 암세포(melanoma, 흑색종)를 사용하였으며 선택적으로 NKT세포만을 활성화시키기 위해 KRN7000이라는 알파-갈락토실세라마이드(αGalCer)를 이용하였다.
또한 암 항원인 B16 세포주의 항원성(antigenicity)을 높이기 위한 방법으로 암세포를 괴사(necrotic)한 방법으로 죽임으로써 마치 자신의 조직인 암세포가 병원균의 침입 또는 상처 등으로 인해 죽은 것처럼 면역시스템이 인식하도록 만들었다. 세포사멸(apoptosis)에 의해 죽은 세포들보다는 괴사(necrosis)에 의해 죽은 세포들이 면역시스템을 더욱 강하게 자극할 수 있다(Gallucci S, Lolkema M, Matzinger P. Natural adjuvants: endogenous activators of dendritic cells. Nature Medicine 5(11):1249-55 (1999)). 다른 실시예에서는 세포사멸(apoptotic)하게 죽인 암세포를 사용할 수도 있는데, 이 경우에는 어느 정도 효과가 감소하는 정도의 차이가 있을 것이다.
그리고 NKT세포의 자극을 통해 항원제시세포인 대식세포(macrophage)나 수지상 세포(dendritic cell)를 활성화시키고, 이들로 하여금 보조활성인자인 B7.2의 발현을 증가시키게 함으로써, T세포가 항원제시세포에 의해 제시되는 암특이 항원을 인식하는 순간 활성화되어 면역반응을 일으키고 암세포를 공격하게 할 수 있다.
2. 실험용 암치료 및 예방 제제의 제조 및 처치방법
암치료 및 예방 제제(이하, '암백신'이라 한다)의 제조를 위하여 배양액(RPMI, 10%FBS) 속에서 키운 암세포 B16(NIH, Dr. Rosenberg 실험실에서 유래된 세포)을 PBS로 수차례 씻어 주어서 배양액의 성분을 완전히 제거한 뒤 10million cells/ml 농도로 PBS에 풀어준 뒤 4차례에 걸쳐 얼리고(-70℃) 녹이는(37℃) 방법으로 세포를 괴사(necrosis)시켰다. 파괴된 암세포를 현미경으로 관찰하여 정상적인 세포모양을 유지하는 세포가 없음을 확인하고 이를 다시 배양액 속에 접종하여 2주 이상 배양하였으나 살아있는 세포를 관찰할 수 없었다. 파괴된 암세포는 다시 20㎍/ml (PBS에 희석)의 알파-갈락토실세라마이드(αGalCer, 기린맥주회사에서 획득)와 1:1로 섞어주어 최종적으로 5M/ml 암세포와 10㎍/ml αGalCer가 섞인 백신을 제조하였다(이하, '활성백신'이라 한다, -70℃에 보관하고 필요시 녹여서 사용). 또한 대조군으로 사용하기 위해 같은 농도의 파괴된 암세포를 동량의 PBS와 섞어줌으로써 암세포만을 가지고 αGalCer를 포함하지않는 백신(이하, '비활성 백신'이라 한다)과, 암세포를 포함하지 않고 αGalCer(10㎍/ml)만을 가진 내용물(이하, 'αGalCer'라 칭함)을 제조하였다.
3. 실험대상인 생쥐의 유지 및 면역화(immunization)
암백신의 효과를 확인하기 위해 그룹당 5-10 마리의 6-8주령의 C57BL/6 생쥐를 사용하여 다음의 실험을 수행하였다. 모든 실험은 동일한 환경에서 유지된 같은 나이의 생쥐들을 대상으로 수행되었고, 실험상의 오차를 줄이기 위해 각 실험군의 생쥐들은 독립된 케이지에서 유지된 것이 아니라 같은 케이지 안에 서로 다른 실험 군의 생쥐들을 유지하는 방법을 사용하였다. 다시 말해 하나의 케이지 안에 그룹 A에서 E에 속하는 생쥐 각 한 마리씩을 유지하고 이러한 케이지를 5-10 케이지 반복해서 유지함으로써 특정 케이지에서 일어나는 예측할 수 없는 사고들의 효과를 최소화하였다.
암세포를 접종하기에 앞서 2주전에 각 실험군의 생쥐들을 다음의 방법으로 면역화하였다. 그룹 A는 아무런 전처리를 하지 않았으며, 그룹 B는 αGalCer만을, 그룹 C는 불활성백신을, 그리고 그룹 D는 활성백신을 각각 0.1ml씩 복강(intra peritoneal)에 주사하는 방법으로 면역화하였다. 그룹 E는 활성백신을 4주전과 2주전에 복강 주사하여 두 차례에 걸쳐 예방백신을 처리한 그룹이다.
이들 전처리된 생쥐들에 살아있는 암세포를 복강을 통해 접종한 시점을 day 0으로 삼고 이후 각 실험군에서 암의 성장과 생쥐들의 생존률을 조사하였다. 복강 내 암세포의 성장으로 인해 복강의 팽창과 현저히 활동성이 떨어지는 경우 생쥐들은 자연사하였으며 명백히 사망이 예상되는 경우 경추탈골법으로 사망시켰다.
4. 실험결과
도1은 암백신에 의한 생존률 향상 효과를 나타내는 그래프이다. 도1을 참조하면, 모든 실험군에서 약 3주 후 100%의 생쥐들이 암세포의 성장으로 인해 사망에 이르게 되는 반면 활성백신을 주사한 경우 한 마리의 예외를 제외하고 모든 생쥐들이 건강한 상태를 유지하였고 최종적으로는 복강 내 암세포의 흔적을 찾아볼 수 없었다. 이 경우 활성백신을 두차례 주사한 그룹과 한차례 주사한 그룹의 차이는 무시할 정도였다. 이러한 결과는 암예방 백신으로서의 효과를 나타내기 위해서는 단 순히 암세포만을 항원으로 주입하여서는 효과가 미약하며 αGalCer만을 처리하여서도 아무런 효과를 낼 수 없을뿐더러 반복되는 실험을 통해 오히려 αGalCer에 의해 생쥐의 생존률이 조금 떨어지는 효과가 관찰되었다. 하지만 암세포와 αGalCer를 동시에 주입하는 경우 놀랍게도 거의 100%에 가까운 생존률을 보이는 효과를 확인하였다. 이것은 죽은 암세포의 구성물이 항원으로 인식되어 효과적인 면역세포의 발생을 유도하는데 αGalCer가 결정적인 역할을 하며 이것은 항원이 존재하는 시기와 αGalCer가 작용하는 시기가 일치하여야만 한다는 사실을 말해준다.
실험예 2
암백신으로서의 효과가 장기간 지속되는지를 알아보기 위하여 다음과 같은 실험을 하였다.
1. 암백신 처리 및 암세포 주입
생쥐에게 활성백신을 처리한 뒤 약 6개월 뒤에 암세포를 주입하고 암세포의 성장속도 및 생쥐의 생존률을 조사하였다. 이 실험에서 실험군은 전처리를 하지 않은 그룹(non), 5개월 전에 활성백신을 처리한 그룹(d-150), 그리고 2주전에 활성백신을 처리한 그룹(d-14)로 나누어지며 각 실험군의 생쥐들은 실험 시작 전에 구입되어 동일한 사육환경에서 유지되었다. day 0에서 암세포를 복강 주사하여 실험예 1과 동일한 관찰을 수행하였다.
2. 실험결과
도2는 암백신의 장기적인 효과를 나타내는 그래프이다. 도2를 참조하면, 전 처리를 하지 않은 그룹(non)에 비해 2주전에 활성백신을 주사한 경우(d-14)나 5개월 전에 활성백신을 주사한 경우(d-150) 모두 암세포의 성장을 막고 최종적으로는 주사된 암세포가 사멸된 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 이 연구에서 발명한 암백신이 장기적인 효과를 지니며 한번의 접종으로도 장기간에 걸쳐 예방효과를 유지함을 말해준다.
실험예 1과 실험예 2에서 나타나는 암백신의 효과는 αGalCer에 의한 NKT세포의 활성화와 활성화된 NKT세포가 수지상 세포(DC)로 하여금 받아들인 죽은 암세포의 항원을 면역세포에 제시하는 과정에서 면역세포가 면역적 관용이 아니라 활성화될 수 있도록 신호를 보내기 때문이다. 그 이유로 제시할 수 있는 것은 αGalCer는 NKT세포가 제거된 생쥐의 DC는 활성화시키지 못하는 반면, NKT세포가 정상적으로 존재하는 생쥐의 DC는 활성화시킬 수 있다는 증거이다.
도3은 NKT세포의 존재 유무와 B7.2의 발현정도를 나타내는 그림이다. 도3을 참조하면, NKT세포가 존재하는 정상 생쥐와 NKT세포가 제거된 CD1-/- 생쥐에 각각 αGalCer를 주사한 뒤 수지상 세포(DC)의 활성화 정도를 코스트이뮬래터리 분자(costimulatory molecule)인 B7.2의 발현정도로 조사하였다. 결과를 보면 정상생쥐에서 B7.2의 발현이 증가하는 반면 CD1-/-생쥐에서는 그 발현에 변화가 없음을 알 수 있다. 따라서, αGalCer는 NKT세포를 활성화시키고 NKT세포는 DC를 활성화시켜서 DC가 B7.2의 발현을 증가시키는 기작에 의해 지속적인 면역반응이 일어남을 알 수 있다.
실험예 3
αGalCer 자체가 보여주는 항암효과가 암백신의 원리와는 다른 기작에 의해 일어남을 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 하였다.
1. 시간대별 αGalCer의 전처리
암세포를 주입하기 전에 αGalCer를 여러 시간대에서 미리 전처리하고 (2㎍/mouse, i.v.) 그 이후 암세포를 접종한 뒤 암세포의 성장정도를 조사하였다. 이 경우 암세포의 주입은 간으로 전이되도록 1 million cell을 100㎕의 PBS에 풀어서 30 게이지 주사기를 이용하여 비장에 주입하였고, 주입 직후 간으로 통하는 정맥을 수술용 비단실(6-0 silk, Sherwood Medical, St. Louis, MO)로 묶은 뒤 비장은 절제하여 제거하였다. 수술에 걸리는 시간은 약 5분 정도이며 아버틴(Avertin)을 이용하여 생쥐들을 마취시킨(300 ul of 2.5% Avertin/20g body weight, i.p.) 상태에서 모든 작업을 완료하였다. 암세포 주입후 24시간 뒤(day 1) 다시 αGalCer를 처리하여(2㎍/mouse, i.p.) NKT세포를 활성화 시켜 암세포를 공격하도록 유도하였다. 암세포 주입 후 10일 뒤(day 10) 각각의 생쥐로부터 간을 적출하여 암세포의 전이를 확인하고 그 무게를 측정하였다.
2. 실험결과
도4는 αGalCer의 시간대별 전처리 효과를 나타내는 그림이다. 그림의 가로축은 αGalCer의 전처리 시간(예를 들면 -2hr은 암세포를 주입하기 2시간 전에 αGalCer를 전처리, -5d는 5일 전에 전처리)을, 세로축은 생쥐의 간에서의 암세포 의 무게(g/liver)를 나타낸다. 도4를 참조하면 PBS를 전처리하고 암세포를 주입한 후 아무런 처리도 하지 않은 그룹(맨 우측)은 암세포의 제어가 일어나지 않아 암세포의 무게가 큼을 알 수 있다. αGalCer를 전처리하고 암세포를 주입한 후 아무런 처리도 하지 않은 그룹은 암세포의 무게가 줄어들었다. 암세포를 주입하기 2시간 전에 각각 PBS와 αGalCer를 전처리하고 αGalCer를 처리한 그룹은 암세포의 무게가 줄어들었다. 암세포를 주입하기 각각 5일 전과 5일 전, 10일 전에 걸쳐 두 번 αGalCer를 전처리하고 αGalCer를 처리한 그룹에 있어서는 암세포의 무게가 별로 줄어들지 않았다.
다시 말하면, αGalCer가 전처리된 그룹에서는 전처리 되지 않은 그룹과 전처리 시간이 매우 짧은(-2 hr) 그룹에 비해 효과적인 암세포의 제어가 일어나지 않았으며 이러한 현상은 αGalCer 전처리 과정이 오래될수록 정도가 심해진다(암세포의 전이 및 성장에 의해 간의 크기가 증가함). 이것은 최초의 αGalCer 처리에 의해 사멸되는 NKT세포가 시간이 지날수록 증가하고 암세포에 대한 NKT세포의 직접공격 능력도 감소한다는 것을 의미한다.
αGalCer를 처리하면 항원제시세포가 활성화되어 NKT세포를 활성화시키고 활성화된 NKT세포는 사이토카인을 분비한다. 어떤 종류의 사이토카인은 NK세포(natural killer cell)을 활성화시켜 그에 의해 발현된 사이토카인 퍼포린(cytokine perforin)과 같은 킬러 분자(killer molecule)가 직접 암세포를 공격하기도 하고, 다른 종류의 사이토카인은 암세포를 직접 공격하기도 한다.
최초에 αGalCer를 단독으로 처리하였을 때 항암효과를 보이는 것은 이러한 직접공격 능력에 의해 일어나는 일시적 효과이다. 그러나 αGalCer에 의하여 활성화된 NKT세포는 시간이 지남에 따라 사멸하게 되므로 암세포에 대한 직접공격 능력도 감소하게 된다. 따라서 본 실험결과는 αGalCer 단독으로는 면역반응에 의한 암백신 효과가 없음을 보여준다.
이것은 αGalCer가 암세포에 미치는 효과는 암백신에서 처리해 준 죽은 암세포의 항원이 유도하는 면역반응과는 완전히 다른 기작에 의해 일어나게 됨을 말해준다. 이러한 기작은 암백신의 항원으로서의 역가를 높이는데 활성화된 NKT세포가 중요한 기여를 한다는 사실과 NKT세포의 활성화를 유도하기 위해 αGalCer 또는 어떤 종류든 NKT세포 활성화 물질들을 이용할 수 있음을 말해준다.
이상, 본 발명에 따른 암치료 및 예방 제제를 일실시예와, 이 일실시예에 따른 실험예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
NKT세포를 활성화시키는 방법으로는 본 실시예에서 사용한 αGalCer를 이용하는 방법 외에도 NKT세포를 선택적으로 인식하여 활성화시키는 항체를 이용하는 방법, 그리고 항체를 이용하여 NKT세포의 T 세포 수용체(TCR)를 자극하는 방법 등이 있다.
NKT세포를 자극할 수 있는 항체들은 이론적으로 여러가지가 있을 수 있다. 예를 들어 NKT세포의 표면항원 중 하나인 NK1.1에 결합하는 anti-NK1.1 항체의 경우 이론적으로 충분히 NKT세포를 활성화시킬 수 있을 것으로 생각된다. 또한, T세포 수용체를 자극하는 방법은 NKT세포의 특이한 T세포 수용체(Va14Ja281)를 인식하 는 항체를 만들면 가능하다.
이상의 결과들을 통해 본 발명은 암세포를 괴사시킨 항원을 이용하고 이 항원을 백신으로 이용하는 단계에서 NKT세포를 활성화시켜 줌으로써 암세포를 인식하는 면역세포들이 면역적 관용신호를 받는 것을 방지하고 대신 활성화 신호를 받도록 유도하여 이후 암세포에 대항하는 기억 T세포가 백신을 주사 받은 동물의 몸속에 형성되도록 하는데 성공하였다.
본 발명은 암세포를 자기 자신의 세포가 아니라 암 특이적인 항원임을 인식하고 면역반응에 필요한 T세포의 활성화에 필요한 보조활성인자의 발현을 증가시켜 암을 발현하는 세포들을 공격하는 면역반응을 일으킬 수 있는 암치료 및 예방 제제를 제공한다.
또한, 본 발명은 T세포의 활성화를 유도하는 보조활성인자의 발현을 증가시키기 위해 항원제시세포를 활성화시킬 때 NKT세포를 이용하는 암치료 및 예방 제제를 제공한다.
Claims (8)
- 항원으로 기능하는 죽은 암세포와, 상기 NKT세포를 활성화를 활성화시키기 위해 상기 NKT세포에 항원을 제시하는 항원제시세포의 CD1d의 리간드로 기능하는 알파-갈락토실세라마이드(alpha-galactosylceramide, αGalCer)를 생물학적 유효량으로 포함하여,알파-갈락토실세라마이드(alpha-galactosylceramide, αGalCer)는, 상기 NKT세포를 활성화시키고, 활성화된 NKT세포는 사이토카인을 분비하며 대식세포나 수지상 세포를 활성화시키고, 상기 대식세포나 수지상 세포가 T세포의 활성화에 필요한 보조활성인자인 B7.1 또는 B7.2의 발현을 증가시키며,상기 죽은 암세포는 항원제시세포에 항원을 제시하도록 하며,T세포의 수용체가 B7.1 또는 B7.2을 인식하여 T세포가 항원제시세포 상에 제시된 암세포의 항원을 인식할 때 면역적 관용에 따라 제거되거나 불활성화되지 않도록 기능하여 상기 T세포가 기억세포로 활성화되는 것을 특징으로 하는, 암치료 및 예방 제제.
- 제 1항에 있어서,상기 죽은 암세포는 괴사(necrosis)시킨 것을 특징으로 하는 암치료 및 예방 제제.
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