CAR-T 세포 치료, 암과 자가면역 질환 등 다양한 분야에서 돌파구 마련

2026년 6월 업데이트: 세계 최초의 고형암 대상 CAR-T 치료제 승인 (CARsgen Therapeutics 발표).

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신체의 자연 면역 체계를 자극하거나 억제하여 질병과 싸우게 하는 면역항암제는 암 치료에 새로운 가능성을 열었습니다. 이러한 치료법은 수술, 방사선, 화학요법과 함께 암 치료의 네 번째 핵심 기둥으로 자리 잡았습니다. 그중에서도 CAR-T 세포 치료제는 백혈병과 같은 혈액암 치료에 탁월한 효과를 입증했습니다.

인류가 큐레이션한 최대 규모의 과학 정보 데이터베이스인 CAS Content Collection^TM을 분석한 결과, CAR-T 세포 치료제 관련 학술지 및 특허 출원이 비약적으로 증가했음을 확인할 수 있습니다(그림 1 참조). 최근 몇 년간 관련 출판물이 급증한 것은 해당 치료법에 대한 연구와 상용화가 활발히 진행되고 있음을 보여줍니다.

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이러한 연구 활동은 혈액암을 넘어 고형암을 성공적으로 표적하는 CAR-T 치료제 개발로 이어지고 있으며, 자가면역 질환과 같은 비암성 질환에서도 유망한 성과를 거두고 있습니다.

이러한 치료법이 임상 현장에 널리 보급되기까지는 여전히 해결해야 할 과제가 남아 있으며, CAR-T 세포 치료의 표준화와 적용 범위 확대를 위한 노력이 필요합니다. 하지만 최근 연구 결과들이 보여주듯, 이러한 혁신적 치료법의 미래는 매우 밝습니다.

암 치료를 위한 CAR-T 세포 요법

CAR-T 세포 치료제는 환자의 T 세포를 추출하여 MHC 비의존적 키메라 항원 수용체(CAR)를 발현하도록 유전자 조작한 뒤, 이를 통해 표면 종양 항원을 표적하여 암세포를 사멸시키는 방식입니다(그림 2 참조). CAR은 세포외 항원 결합 도메인, 스페이서 또는 힌지 영역, 막관통 도메인, 세포내 신호 전달 도메인의 네 가지 영역으로 구성됩니다.

이 접근법은 아직 초기 단계이지만, 현재 5세대까지 발전했습니다(그림 3 참조):

• 1세대: 활성화 도메인인 CD3ζ만으로 구성됩니다.

• 2세대: 4-1BB/CD137 또는 CD28과 같은 보조 자극 수용체의 신호 전달 도메인이라는 추가적인 세포내 모티프를 포함합니다.

• 3세대: CD28, 4–1BB, ICOS, OX40과 같은 추가적인 공동 자극 모듈을 포함합니다.  

• 4세대: 2세대 설계를 기반으로 하며, 일반적으로 IL-12와 같은 이식 유전자 사이토카인이 NFAT(활성화 T 세포의 핵 인자) 카세트에 삽입된 형태입니다.

• 5세대: STAT3와 같은 전사 인자로 구성되며, JAK/STAT 경로를 활성화하여 최종적으로 사이토카인을 분비합니다.

1세대의 주요 단점은 환자 체내에서 CAR-T 세포의 지속 시간이 비교적 짧다는 것이었습니다. 2세대가 개발되면서 지속 시간이 연장되었고, 그 결과 치료 성과가 향상되었습니다. 현재 FDA 승인을 받은 모든 CAR-T 세포 치료제는 2세대 구조를 기반으로 합니다. 3세대, 4세대, 5세대는 모두 T 세포의 증식과 지속성을 개선하도록 설계되었으나, 아직 임상 시험 단계에 있습니다.

CAR-T 세포 치료는 혈액암 치료에 효과적이며, 급성 림프구성 백혈병(ALL), 만성 림프구성 백혈병(CLL), 다발성 골수종(MM) 등이 이에 해당합니다. 현재 FDA 승인을 받은 CAR-T 세포 치료제는 총 6개로, 그중 4개는 B세포 백혈병 및 림프종 치료를 위해 CD19를 표적으로 하며, 2개는 재발성/불응성 골수종 치료를 위해 B세포 성숙 항원(BCMA)을 표적으로 합니다(그림 4 참조).

그림 4: 표적 암종: R/R, 재발성 또는 불응성. CAYA, 소아 및 청년. LBCL, 거대 B세포 림프종. MCL, 외투세포 림프종. MM, 다발골수종. B-ALL, B세포 급성 림프구 백혈병

고형암 및 암 치료를 위한 CAR-T 세포 치료제

혈액암 치료에서 CAR-T 세포 치료제가 거둔 성공은 놀라운 돌파구이며, 연구자들은 이 방법을 고형암에도 적용하고자 노력하고 있습니다. 현재까지 축적된 증거들은 이것이 실행 가능한 치료 전략이 될 수 있음을 보여줍니다.

췌장암, 대장암, 간세포암에 대한 임상 시험은 입증했습니다 CD133-CAR-T 세포가 암의 전이 잠재력을 억제하는 효과를. 또한, CD24, MUC-1, PSCA, 메소텔린, FAP와 같이 췌장암 CAR-T 세포 치료를 위한 다양한 항원 표적들이 전임상 연구 및 임상 시험을 통해 조사되었습니다. 치료가 어려운 이 암에 대한 효과적인 치료법을 개발하는 것은 매우 가치 있는 일입니다.

마찬가지로, 삼중음성 유방암(TNBC)은 호르몬 양성 유방암과 동일한 방식으로 치료할 수 없기 때문에 수년간 연구자들에게 난제로 여겨져 왔습니다. 그러나 여러 연구를 통해 확인되었습니다 CAR-T 세포가 TNBC 종양 세포를 사멸시키는 데 강력한 효과가 있다는 사실이.  

세포간 접착 분자 1(ICAM 1) 표적 CAR-T 세포 또한 진행성 갑상선암 치료에 대한 전임상 효능을 입증했습니다. 유방암 및 갑상선암과 같은 고형암을 표적으로 하는 연구가 더 필요하지만, 이러한 초기 결과는 해당 질환 치료에 긍정적인 전망을 제시합니다.

자가면역 질환, 섬유증, 제1형 당뇨병 및 HIV에 대한 CAR-T 임상 시험 결과

유전자 조작 T 세포를 이용한 항원 표적화는 암 이외의 질환에도 적용될 수 있습니다. 연구진은 이미 기존 치료법에 반응하지 않던 질환들에 대한 유망한 신규 치료법을 개발하기 시작했습니다. 특히 자가면역 질환이 주요 관심 분야입니다.

Dsg3 자가항원에 특이적인 키메라 자가항체 수용체(CAAR) T 세포는 광범위한 면역 억제 유도 없이 자가면역 B 세포를 사멸시키는 것으로 나타났습니다. 동물 연구에 따르면 보여주듯 CAR-T 세포 치료는 천식 치료에도 활용될 수 있습니다. 최근 연구에서는 이 방법을 사용하여 기도 염증을 유발하는 호산구를 표적화함으로써 쥐의 증상을 완치했습니다. CD19 항원 표적화 또한 소규모 연구이기는 하나 루푸스 치료에서 긍정적인 결과를 보였습니다.

심장 및 간 섬유증은 심장 섬유아세포에 대한 고유한 내인성 표지자가 발견된 이후 CAR-T 세포 치료 연구가 진행 중입니다. 연구진은 고혈압성 심장 손상 및 섬유증이 유도된 쥐 모델에서 섬유아세포 활성 단백질(FAP) 인식을 통해 활성화된 심장 섬유아세포를 표적으로 하는 CAR-T 세포의 효능을 평가했습니다 그 결과, 항-FAP CAR-T 세포가 심장 섬유증을 유의미하게 감소시키거나 제거한다는 사실을 확인했습니다.

CAR-T 세포 치료는 제1형 당뇨병 치료에도 활용되고 있습니다. Fishman 등은 생성했습니다 자가반응성 CD8 T 세포의 MHC 1 복합체에 있는 서로 다른 에피토프를 표적으로 하는 수용체를 가진 다중 특이적 CAR-T 세포를 개발했습니다. Zhang 등은 제안했습니다 일반적인 MHC-II/인슐린 펩타이드 복합체를 인식하는 단일클론항체(mab287)를 CAR-T 세포에 도입하는 또 다른 당뇨병 치료 접근법을 제시했습니다.

마지막으로, HIV는 CAR-T 세포 치료의 표적이 될 수 있으며, 이는 복잡한 질환 치료의 잠재적 돌파구를 의미합니다. 결합 도메인으로서 단일 사슬을 가진 중화 항체를 기반으로 구축된 CAR가 HIV 치료에 적용되어, 시험관 내에서 바이러스와 감염된 세포 모두에 대한 사멸 효과를 향상시켰습니다. 이러한 유형의 치료에 대한 초기 임상 시험은 1990년대에 이루어졌으나, 최근 연구에서는 새로운 CAR 서열을 사용하여 더 나은 효능을 입증하고 있습니다.

현재 400건 이상의 임상 시험이 진행 중이며, 절반 이상이 전임상 단계에 있습니다(그림 5 참조). 이는 이 치료적 접근법이 가진 높은 돌파구 잠재력을 보여주지만, 동시에 여전히 배우고 개선해야 할 점이 많다는 사실을 시사합니다.

CAR-T 세포 치료가 직면한 과제

부작용을 제어하거나 줄이는 것은 CAR-T 세포 치료를 더 넓은 임상 영역으로 확대하는 데 필수적입니다. CAR-T 세포 치료는 체내에서 사이토카인 방출 증후군(CRS)을 유발하여 발열, 빈맥, 고열 등 광범위한 임상 증상을 일으키거나 심지어 사망에 이르게 할 수도 있습니다. 일반적으로 CRS와 관련된 신경 독성 또한 CAR-T 세포가 뇌척수액으로 이동하여 사이토카인을 방출할 때 발생하는 위험 요소입니다.

온타겟 오프튜머(on-target off-tumor) 효과 또한 해결해야 할 문제입니다. 이는 표적 항원이 건강한 조직과 암세포 모두에서 발현될 때 발생합니다. 연구진은 현재 하나 이상의 항원을 인식하는 다중 특이적 CAR-T 세포를 개발하고 있습니다. 최근에는 불 논리(Boolean logic) 게이트 CAR-T 세포라는 추가적인 기술이 개발되어, CAR-T 세포의 특이성을 높이고 활동을 제어하며 기존 CAR의 한계를 극복하고 있습니다.

예를 들어, 억제성 CAR(iCAR)는 오프타겟 CAR 구조의 내부 신호 전달 구성 요소로서 활성화 도메인 대신 억제 신호를 통합하도록 설계되었습니다. 이는 온타겟 오프튜머 독성 발생을 방지하기 위한 중요한 전략입니다.

특정 부작용과 효능을 넘어, CAR-T 세포 치료는 개인 맞춤형이라는 특성 때문에 어려운 점이 있습니다. 필요한 CAR를 개발하는 데는 시간과 비용이 많이 소요되지만, 각 환자가 아닌 기증자로부터 CAR-T 세포를 생성할 수 있다면 가용성은 높아지고 비용은 절감될 것입니다.

새로운 제조 공정 또한 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, FasT CAR-T는 제조 시간을 단 24시간으로 단축했으며, 이 방법은 급성 림프구성 백혈병 치료에서 유망한 효능을 보였습니다. 최근 연구에서는 CRISPR 기반 유전자 편집 기술과 바이러스 없는 유전자 전달 전략을 결합하여 CAR-T 세포를 생성했습니다. 이 세포들은 편집되지 않은 CAR-T 세포와 유사한 표현형 프로필을 보였으며, 시험관 내 및 생체 내에서 동등한 항종양 효능을 나타냈습니다.

이러한 발전이 CAR-T 세포 치료의 모든 과제에 대한 즉각적인 해답은 아니지만, 이 치료법의 효능과 경제성을 모두 개선할 수 있음을 입증합니다.

면역 체계를 공격 모드로 전환할 기회

CAR-T 세포 치료는 림프종, 백혈병, 다발성 골수종의 치료 환경을 근본적으로 변화시켰으며, 이러한 돌파구는 향후 고형암은 물론 자가면역 질환, 제1형 당뇨병, HIV와 같이 기존 치료법에 저항성을 보이던 질환에도 적용될 수 있습니다. 자동화 공정 및 기성품(off-the-shelf) CAR-T 세포와 같은 제조 혁신은 치료 접근성을 높이고 비용 효율성을 개선할 것입니다. 지속적인 연구와 치료법 개선을 통해 CAR-T는 우리 몸의 면역 체계를 단순한 방어 수단을 넘어 질병에 대한 효과적인 공격 수단으로 활용하게 될 것입니다.