수명연장: 가짜 면역 체계가 암 환자 감염에 빛을 비춘다.

이러한 소형 모델(인간 면역 오가노이드라고 함)은 면역 세포가 해로운 침입자를 인식하고 공격하고 백신에 반응하는 법을 배우는 실제 환경을 모방한다.

이러한 오가노이드는 암에서 면역 기능을 연구하고 관찰하는 강력한 새로운 도구일 뿐만 아니라, 이를 사용하면 백신 개발을 가속화하고 환자의 질병 치료 반응을 더 잘 예측하며 심지어 임상 시험을 가속화할 가능성이 높다.

"우리 합성 하이드로젤은 인간 면역 오가노이드를 위한 획기적인 환경을 만들어내어 처음부터 항체 생산을 보다 정확하게, 그리고 더 오랜 기간 동안 모델링할 수 있다."라고 조지 W. 우드러프 기계 공학 대학 교수이자 조지아 공대와 에모리의 월리스 H. 콜터 생체공학과 교수인 안쿠르 싱이 말했다.

"처음으로, 혈액을 사용하여 합성 젤에서 복잡한 면역 과정을 재현하고 유지하고 B 세포 반응을 효과적으로 추적할 수 있다."라고 그는 덧붙였다.

"이것은 암 치료를 받은 림프종 환자의 면역 취약성을 이해하고 치료하는 데 있어 게임 체인저이다. 그리고 바라건대 다른 질환도 마찬가지이다."

싱이 이끄는 팀은 인간의 편도선과 림프절 조직을 모방한 실험실에서 배양한 면역 체계를 만들어 면역 반응을 보다 정확하게 연구했다. 네이쳐 메터리얼 저널에 게재된 연구 결과는 인간 면역학을 보다 정확하게 표현하는 시험관 내 모델로의 전환을 보여준다.

작은 면역 체계 모델

연구자들은 생물 의학 과학에서 중요한 문제, 즉 동물 모델에서 얻은 전임상 결과를 효과적인 임상 결과로 전환하는 데 성공률이 낮은 문제를 해결하고자 영감을 받았다. 특히 면역, 감염 및 백신 반응의 맥락에서 그렇다.

"동물 모델은 많은 유형의 연구에 가치가 있지만, 종종 현실적인 인간 면역 생물학, 질병 메커니즘 및 치료 반응을 정확하게 반영하지 못한다."라고 생체 공학 박사 과정 학생이자 논문의 첫 번째 저자인 모니카 종이 말했다.

"이를 해결하기 위해 우리는 분자, 세포, 조직 및 시스템 수준에서 인간 면역 생물학의 고유한 복잡성을 충실히 복제하는 새로운 모델을 설계했다."

연구팀은 합성 하이드로젤을 사용하여 인간 혈액과 편도선의 B 세포가 성숙하여 항체를 생성할 수 있는 미세 환경을 재현했다. 건강한 기증자 또는 림프종 환자의 면역 세포를 이러한 젤과 같은 환경에서 배양하면 오가노이드가 더 긴 세포 기능을 지원하여 항체 형성 및 적응과 같은 프로세스가 발생할 수 있다. 인체와 유사하다. 개별 환자에게 오가노이드를 활용하면 해당 개인이 감염에 어떻게 반응할지 예측하는 데 도움이 된다.

이 모델을 통해 연구자는 다양한 조건에서 면역 반응을 제어하고 테스트할 수도 있다. 연구팀은 모든 조직 공급원이 동일하지 않으며 편도선 세포가 수명 문제로 어려움을 겪는다는 것을 발견했다. 그들은 특수한 설정을 사용하여 건강한 면역 세포가 감염과 싸우는 데 도움이 되는 신호에 어떻게 반응하는지 연구했는데, 면역 요법에서 회복된 것으로 보이는 림프종 생존자의 세포에서 동일한 반응을 유발하지 못했다.

새로운 면역 장기 칩 기술에 내장된 오르가노이드를 사용하여, 연구팀은 특정 면역 요법으로 치료받은 림프종 생존자의 면역 세포가 일반적으로 강력한 면역 반응에서 그러하듯이 특정 "구역"으로 조직되지 않는다는 것을 관찰했다. 이러한 조직화 부족은 최근 임상적 발견에서 입증된 바와 같이 암 생존자가 직면한 일부 면역적 어려움을 설명하는 데 도움이 될 수 있다.

게임 체인저

이 연구는 주로 감염성 질환 연구자, 암 연구자, 면역학자 및 환자 결과를 개선하는 데 전념하는 의료 전문가에게 관심이 있다. 이러한 소형 면역 체계를 연구함으로써 현재 치료법이 효과적이지 않은 이유를 파악하고 면역 방어를 강화하기 위한 새로운 전략을 모색할 수 있다.

"CD20 표적 요법으로 치료받는 림프종 환자는 종종 치료를 마친 후 수년 동안 지속될 수 있는 감염에 대한 감수성이 증가한다. 항체 반응에 대한 이러한 장기적인 영향을 이해하는 것은 림프종 생존자의 안전과 삶의 질을 모두 개선하는 데 중요할 수 있다."라고 에모리 대학교 윈십 암 연구소의 혈액학 및 종양학과 조교수이자 이 논문의 공동 저자인 진 코프는 말한다.

"이 기술은 더 깊은 생물학적 통찰력과 시간이 지남에 따라 면역 결함의 회복을 모니터링하는 혁신적인 방법을 제공한다. 임상의가 감염 위험을 줄이는 특정 개입의 혜택을 볼 수 있는 환자를 더 잘 식별하는 데 도움이 될 수 있다."라고 코프는 덧붙였다.

연구의 또 다른 중요하고 유망한 측면은 확장성이다. 개별 연구자는 한 번에 수백 개의 오르가노이드를 만들 수 있다. 건강한 환자와 면역 억제 환자 모두의 다양한 집단을 타겟팅하는 모델의 기능은 백신 및 치료 테스트에 대한 사용성을 크게 증가시킨다.

조지아 공대의 면역 공학 센터를 지휘하는 싱에 따르면, 이 팀은 이미 세포 치료법과 노화 관련 문제를 해결하기 위한 노화 면역 체계 모델을 개발하는 것을 포함하여 연구를 새로운 차원으로 추진하고 있다.

"결국 이 연구는 면역 반응이 약화되어 백신과 같은 표준 치료에 잘 반응하지 않는 암 환자와 생존자에게 가장 직접적인 영향을 미친다."라고 싱은 설명한다. "이 획기적인 발견은 면역 방어력을 강화하는 새로운 방법으로 이어질 수 있으며, 궁극적으로 취약한 환자가 건강을 유지하고 더 완전히 회복하는 데 도움이 될 수 있다."

출처: 조지아 공대