온라인 차병원보는 세계적으로 권위 있는 SCI(Science Citation Index)급 학술지에 게재된 우수 논문 중 연구실적과 논문 인용 지수, 연구 기여도 등을 폭넓게 고려해 엄선한 논문을 매달 한 건씩 소개합니다. 이달에 소개할 논문은 2026년 03월 국제 학술지 《Cell Communication and Signaling》에 실린 차 의과학대학교 바이오융합과학과 박경순 교수와 일반대학원 최승희 연구교수의 ‘PKA-DRP1 축을 통한 미토콘드리아 보존은 자연살해세포(NK 세포)가 산성 스트레스에 저항하고 세포독성을 유지하도록 한다. (Mitochondrial preservation through the PKA-DRP1 axis empowers natural killer cells to resist acidic stress and retain cytotoxicity)’ 논문(IF:8.9) 입니다.
왜 고형암에서는 면역세포 치료가 어려울까?
NK세포치료는 혈액암에서 의미 있는 성과를 보여주고 있지만, 고형암에서는 기대만큼의 치료효과를 얻기 어렵습니다. 그 이유 중 하나는 고형암이 ‘면역 억제성 종양미세환경’에 둘러싸여 있기 때문입니다.
고형암은 빠른 성장 과정에서 젖산(lactate)을 축적하며 주변 환경을 산성화시킵니다. 이러한 산성 환경은 면역세포의 기능을 억제하는 중요한 요인으로, 특히 NK세포의 항암 활성을 크게 떨어뜨립니다.
실제로 NK세포는 산성 환경에서 암세포를 향해 이동하는 능력이 감소하고, 암세포를 공격하는 살상 능력이 저하됩니다. 또 산성환경은 세포 에너지 생산의 핵심 역할을 하는 미토콘드리아 기능을 손상시키기까지 합니다. 이런 변화는 결국 암세포가 면역 공격을 회피하도록 만드는 중요한 원인이 됩니다.
One-Step priming을 통한 NK세포 미토콘드리아 기능 강화 기술
이러한 한계를 극복하기 위해 차 의과학대학교 바이오융합과학과 박경순 교수 연구팀은 양이온성 고분자 화합물을 이용하여 NK세포를 화학적으로 프라이밍(priming, 세포를 ‘전처리’해 이후 자극에 대한 반응을 강화하는 것)한 Chem_NK세포를 제작했습니다.
이렇게 만들어진 Chem_NK는 대조군 NK세포(C_NK)와 비교하여 산성 환경(pH 6.0)에서도 높은 항암 활성을 유지하고, 암 조직을 향해 더 빠르고 효율적으로 이동하며, 미토콘드리아 기능을 안정적으로 유지하는 특징을 보였습니다.
pH6.0 환경에서에서 대조군 NK세포(C_NK) 대비 Chem_NK의 종양으로의 이동능 및 살상능력은 유의미하게 증가하였으며(왼쪽), 미토콘드리아의 형태도 안정적으로 유지됨(오른쪽).
핵심 기전 : PKA-DRP1 신호축이 미토콘드리아를 보호
산성 환경(pH6.0)에서는 일반적으로 미토콘드리아가 잘게 분열(fragmentation)되면서 기능이 급격히 저하됩니다. 그러나, Chem_NK 세포에서는 이러한 현상이 억제되며, 그 핵심 기전은 바로 PKA-DRP1 신호축 조절에 있습니다.
같은 조건에서 일반 NK(C_NK) 세포는 DRP1의 Ser616 인산화로 인해 미토콘드리아 기능이 떨어져 비활성화되지만, Chem_NK 세포는 PKA 활성 증가로 DRP1 인산화 패턴이 달라져 미토콘드리아 안정성이 유지되고 활발히 작동한다.
Chem_NK에서는 PKA*의 활성이 증가되며 DRP1 단백질**의 Serine-637 인산화 증가 및 Serine-616 인산화 감소가 동시에 일어나며, 이로 인해 미토콘드리아의 과도한 분열이 억제되고 구조적 안정성이 유지됩니다.
그 결과, 산성환경에서도 미토콘드리아의 에너지 생산(OXPHOS)이 유지되며, 이로 인해 NK세포의 이동성과 암세포 살상능력이 지속적으로 뒷받침되는 것이죠!
* PKA란? ‘Protein Kinase A’의 약자로 세포내 신호전달에서 인산화를 통해 다른 단백질의 기능을 조절하는 핵심 효소.
* DRP1 단백질이란? ‘Dynamin-Related Protein 1’의 약자로, 세포질에 존재하는 GTPase효소이다. 미토콘드리아 외막에 결합하여 미토콘드리아를 잘게 나누는 분열 과정을 매개한다.
고형암 면역 치료의 새로운 가능성
이번 연구는 단순히 NK세포의 기능을 강화하는 것을 넘어, ▶종양미세환경의 핵심 면역 억제 요인인 산성 스트레스 극복 전략 제시하고, ▶면역세포의 미토콘드리아 항상성 유지가 치료 효과의 핵심 요소임을 규명하며, ▶간단한 화학적 처리만으로 NK세포의 기능을 향상시키는 실용적인 기술적 접근법을 제시했다는 점에서 중요한 의미가 있습니다.
향후, Chem_NK 기술은 고형암 환자를 위한 차세대 면역세포 치료제로 발전할 가능성이 있으며, 기존 NK 세포 면역치료의 한계를 극복하는 새로운 전략으로 활용될 것으로 기대되고 있습니다.