NK세포 대량 배양 기술 경쟁 치열 T세포 오염 극복 기술이 관건 100% NK세포 구성..200L 최종 배양 성공 고형암 대상 NK세포치료제도 개발 중
[이데일리 김진호 기자]세계적으로 암이나 바이러스에 감염된 비정상 세포를 퇴치하는 세포치료제가 활발하게 개발되고 있다. 이때 쓰이는 대표적인 면역세포가 T세포와 자연살해세포(NK세포)다. 나와 남을 구분해 자가면역 반응을 일으키는 T세포는 아직 개인 맞춤형으로 소량만 배양해 치료제로 활용되고 있다.
반면 NK세포는 이런 구분 없이 작용하기 때문에 대량배양이 가능해질 경우 상업성이 클 것으로 평가받는다. 세포치료제 개발 및 생산 전문 기업 지아이셀이 지난 2월 바이오리액터를 사용해 세계 최초로 NK세포를 200ℓ 규모로 대량배양하는 데 성공했다고 발표했다. 지아이셀을 제외하고 50ℓ 이상 NK세포를 배양할 수 있는 국내 기업은 지씨셀(144510) 뿐인 것으로 알려졌다.
10일 이데일리가 찾은 성남시 중원구 지아이셀 세포치료제 공장에서 만난 홍천표 대표는 “표준 배양법이 있는 T세포와 달리 NK세포는 2000년대 초반부터 배양법이 연구됐지만, 대량배양 기술이 정형화되지 않았다”며 “이번에 우리가 NK세포를 200ℓ 규모로 온전히 배양한 공식 기록을 최초로 세우게 됐다”고 말했다. 이어 “세계적인 수준의 NK세포치료제 대량배양 기술을 확보했다. 관련 시장을 선점할 수 있도록 전략을 마련하고 있다”고 강조했다.
홍천표 지아이셀 대표가 성남시 중원구에 위치한 지아이셀 세포치료제 공장에서 NK세포 배양 공정을 설명하고 있다.(제공=김진호 기자)
면역세포 확장 플랫폼으로 T세포 오염 극복
홍 대표에 따르면 NK세포 배양 공정은 다음과 같다. 먼저 작은 스케일(10ℓ)부터 50ℓ, 200ℓ 순으로 용량을 늘려 배양을 한 다음 농축한다. 이를 얼려서 보관하다가 환자가 나타났을 때 특정 용량의 주사용 바이알(vial)에 담아 출하하게 된다. 50ℓ까지 배양해 1도즈 당 10억개의 NK세포가 들어가도록 치료제를 구성할 경우 1번 공정을 수행할 때마다 약 100바이알, 200ℓ까지 배양하면 약 400바이알을 완성할 수 있다.
홍 대표는 “세포치료제는 일반 항체의약품처럼 정제 과정이 따로 없다. 배양을 완료한 물질이 바로 치료제가 되는 것”이라며 “50ℓ 스케일 수준에서 완제를 생산하는 공정은 상업화할 수준으로 끌어올린 상태다. 200ℓ 스케일의 경우 공정을 최적화하는 작업을 진행하고 있다”고 말했다.
NK세포 배양의 성공은 T세포 오염 여부가 결정짓는다. 환자로부터 피를 뽑아 NK세포를 배양할 때 T세포가 조금이라도 포함된다면 체내에서 자가면역반응을 일으킬 위험이 있기 때문이다.
조성유 지아이셀 CSO(최고과학책임자)는 “식품의약품안전처(식약처)는 최종 배양액 검사에서 T세포가 전체의 0.1%만 섞여도 위험성을 제기한다”며 “우리는 자체 면역세포 확장 플랫폼으로 최종 배양액이100% NK세포로 이뤄진 것을 입증했다”고 말했다.
면역세포 확장 플랫폼이란 여러 면역세포 중 NK세포를 특이적으로 선택해 성장시키는 보조 단백질을 발굴하는 기술이다. 조 CSO는 “2만여 가지 물질 조합에서 NK세포를 선택적으로 증폭시키면서 생산 수율까지 끌어올릴 수 있는 보조단백질을 찾았다”며 “관계사인 지아이이노베이션의 융합단백질 기술과 접목해 특유의 NK세포 대량배양 시스템으로 개발해 낸 것”이라고 설명했다.
지아이셀이 운용 중인 세포치료제 배양용 50ℓ(왼쪽)와 200ℓ(오른쪽)급 바이오리액터.(제공=지아이셀)
NK세포치료제 IND도 준비...나노물질 접합해 항암 능력 ↑
지아이셀은 현재 NK세포치료제 신약 후보물질 ‘GIC-101’와 ‘GIC-102’ 등을 주력 제품화하기 위해 노력하고 있다.
지아이셀의 GIC-102는 보조단백질을 이용해 키운 일반적인 NK세포다. 반면 GIC-101은 화학항암제를 넣은 나노물질을 NK세포 표면에 접합시켜 항암효과를 강화한 물질이다. 그 제조 방법은 간단하다. NK세포치료제와 화학항암제가 든 나노물질을 따로 만들어 한 곳에 넣고 30분 내외로 섞어주면 된다. GIC-101은 NK세포의 안내에 따라 암이 있는 곳으로 이동해 1차로 공격한 다음, 일부 암의 pH 농도에 반응해 나노물질이 터지면서 화학항암제가 분사돼 2차 공격을 하게 된다.
지아이셀과 김원종 포스텍 교수팀 등 공동 연구진은 악성 고형암의 일종인 삼중음성유방암을 발현시킨 인간화 쥐 모델에서 GIC-101을 처리한 다음 항암 효과를 확인한 연구 결과를 2020년 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’ 표지 논문으로 게재한 바 있다.
홍 대표는 “우리 몸에 pH 농도는 7.5 수준이지만, GIC-101이 삼중음성유방암 주변으로 이동해 면역시냅스를 형성하면 pH가 5.5 수준으로 낮아진다. 여기에 반응해 나노 물질에서 화학항암제가 분출돼 추가적인 항암 효과를 띄게 되는 것이다”며 “우리 후보물질들이 기존 세포치료제가 정복하지 못한 고형암 분야에서 효능을 발휘해 고무적인 상황”이라고 설명했다. 실제로 스위스 제약사 노바티스의 ‘킴리아(티사젠렉류셀)’나 미국 길리어드의 ‘예스카타(악시캅타진 실로류셀)’ 등 시판된 세포치료제는 모두 혈액암 대상이다.
홍 대표는 “NK세포의 대량배양 공정을 개발하는 동시에 두경부암, 직장암 등 다양한 고형암에 대한 효능 연구를 병행하고 있다”며 “올해 3분기 중 GIC-101에 대한 국내 IND를 신청하고 추후 미국 등으로 임상 범위를 넓힐 수 있도록 준비해 나갈 것”이라고 말했다.
이 밖에도 지아이셀은 T세포치료제 후보물질 ‘GIC-201(고형암 대상, 비임상)’과 ‘GIC-302(염증성 장질환 대상, 비임상)’, ‘GI-COV-VAX(코로나19 대상, 비임상)’ 등을 개발하고 있다.
