2021년 Science Advances 저널에 발표한 연구는 이중항체(Bispecific antibody)를 통해 항암면역치료 효능을 높이고 그 면역학적 기전을 풀어간 응용 면역학 연구(application research)입니다. 이중항체는 최근 면역항암 분야에서 글로벌 제약사들이 경쟁적으로 개발 중인 차세대 면역 치료제입니다. 우리 연구실은 우리나라 이중항체 개발의 선도기업인 에이비엘 바이오와 공동연구를 통해 종양 특이항원(Tumor associated antigen)과 CD8 T 살상 세포의 공동자극 분자인 4-1BB를 표적하는 이중항체의 항암 효능과 면역학적 기전을 증명했습니다. 기존에 4-1BB 단독 자극 항체는 놀라운 효능에도 불구하고 높은 독성 때문에 치료제로서 임상 개발이 중단됐습니다. 이중항체 기술은 4-1BB 자극 항체가 종양 항원이 있는 환경에서만 선택적으로 나타나게 함으로써 효능을 높이고 독성을 줄일 수 있습니다. 에이비엘 바이오는 4-1BB 이중항체를 미국에서 임상 개발 중이고 본 연구를 통해 이승우 교수는 산업통상자원부 성장동력(바이오분야) 장관상을 받았습니다. 이 연구로 박사학위를 받은 학생은 현재 에이비엘 바이오에서 이중항체의 본격적인 임상 개발 연구를 수행하고 있습니다. Link

2023년 논문 게재를 진행 중인 두 연구는 세포면역학 연구실에서 오랫동안 연구해온 재조합 IL-7 단백질(rhIL-7-hyFc)의 면역치료(immunotherapy) 응용 연구입니다. rhIL-7-hyFc는 우리나라 바이오산업 회사인 제넥신과 미국의 Neoimmuntech이 항암 면역치료를 위해 글로벌 제약사들과 함께 임상 개발 중인 first-in-class 신약 후보입니다. 첫째, 우리는 rhIL-7-hyFc의 면역학적 기전에 관한 심층 연구로 IL-7의 항암치료 효능을 향상시킬 수 있는 병용 치료제로써 이중항체인 T-cell engager (TCE) 항체를 제안했습니다. IL-7의 T 세포 증폭 능력에 TCE의 항암 효능을 배가하는 전략으로 종양면역세포들의 단일세포전사체 연구를 통해 면역학적 기전을 증명했습니다. 둘째, 지난 COVID-19 팬데믹 기간 우리 연구실도 전세계적인 항바이러스 연구에 동참하고자 노력했습니다. 그 일환으로 우리는 rhIL-7-hyFc 치료제가 SARS-CoV-2를 비롯해 주요 인간 호흡기 바이러스인 influenza virus, respiratory syncitial virus 감염에 광범위한 면역 치료제로 작용할 수 있음을 발견했습니다. 특히 단일세포 연구로 IL-7 단백질이 폐 조직에 거주하는 unconventional T 세포들의 활성을 통해 항바이러스 효능을 보임을 증명했습니다. Link

현재 세포면역학 연구실에서 진행 중인 연구는 크게 두 가지로 구분됩니다. 첫째, 폐 조직의 상피세포와 면역세포 간의 상호 소통에 관한 연구입니다. 이 연구는 생쥐 유전학 모델, 미니 장기인 오가노이드(organoid), 그리고 임상 샘플을 활용하여 기초 및 중개 면역학 연구를 시행하고 있습니다. 주요 관심은 폐 조직 상피세포(alveolar epithelial cell)에서 발현되는 MHC-II가 조직 내 CD4 T 세포를 통해 어떻게 상호 작용하는지, 그 생리학적 의미와 함께 인간 질환과의 연관성을 탐구하는 것입니다. 이 project는 다양한 공동연구자들과 협업을 통해 폐 조직의 염증이 성체줄기세포들의 각인(imprinting) 과정을 통해 이후 발생하는 새로운 염증에 대한 반응성을 조절하는 염증기억(inflammatory memory) 연구와 인간의 폐암(NSCLC) 발생에 대한 기초과학적 이해를 목표로 합니다. 

세포면역학 연구실은 또한 임상연구자, 생물정보학 및 오믹스 연구자와의 협업을 통해 인간의 암 면역치료 효능을 향상시키는 다양한 시도를 연구할 계획입니다. 이 연구는 전 세계적으로 가장 심각한 종양인 폐암을 대상으로 하며, 암 미세환경에서 공존하는 생물체들 간의 상호 연관성을 면역학적 관점에서 탐구합니다. 인간의 암 조직은 eukaryote cells 뿐 아니라 intra-tumoral microbiome, human endogenous retrovirus 등 다양한 생명체들이 multi-kingdom으로 집합된 holobiome의 형태입니다. 태생적으로 비자기에 반응해야 할 면역시스템이 종양 면역환경 내에서 어떻게 타 생명체에 반응하는지, 그 반응이 항암 면역과 치료에는 어떠한 영향을 유도할 것인지, 그리고 이를 활용해서 면역치료에 응용할 수 있을지 등 종양 미세환경을 둘러싼 난제들이 여전히 많이 남아있습니다. 이런 포괄적이고 원대한 연구 주제에 대해 세포면역학 연구실은 계속 도전하고 있습니다!