CAR-T 제조 중 BCL-2 억제, 세포·생쥐 실험에서 CD19 표적 항종양 기능 개선
배경: 세포사멸 조절 단백질을 제조 표적으로
베네토클락스(venetoclax)를 체외 배양 단계에 처리하면 CD19 표적 키메라 항원 수용체 T 세포(CAR-T)의 항종양 기능이 개선된다는 전임상 연구가 나왔다. 건강인과 항암치료를 받은 환자 유래 T 세포로 만든 CAR-T에서 기능 변화를 확인하고, 백혈병·림프종 이종이식 생쥐에서 종양 성장 지연과 생존 개선을 관찰한 결과다. 환자에게 이 제조법을 적용한 임상시험 결과와는 구분해야 한다.
연구진이 주목한 BCL-2는 세포사멸을 억제하는 단백질이며, 베네토클락스는 그 기능을 차단하는 약물이다. BCL-2 계열 단백질은 T 세포의 생존뿐 아니라 신호 전달과 대사에도 관여한다. 연구진은 제조 중 BCL-2를 억제했을 때 CAR-T가 어떤 적응적 변화를 보이며, 그 변화가 종양 공격 기능을 높이는지 조사했다.
핵심 발견: 약물 없이도 확인된 살상 기능 증가
대표 제조 실험에서는 T 세포를 분리·활성화하고 CAR를 도입한 뒤, 2–13일차에 베네토클락스 또는 용매를 매일 처리했다. 최종 세포 수는 약물 용량에 따라 감소하는 경향을 보였으나 통계적으로 유의하지 않았다. CAR 발현과 CD4·CD8 세포 비율, 제조 직후 기억 T 세포 구성에도 유의한 차이가 없었지만, 이 결과만으로 상업 제조 수율의 동등성을 판단할 수는 없다.
처리군 CAR-T는 용매 대조군보다 OCI-Ly8 림프종 세포와 NALM6 백혈병 세포를 더 잘 제거했다. 대표 살상 시험은 CAR-T와 종양세포를 1:5 비율로 48시간 공동배양한 조건이다. 이때 배양액에는 베네토클락스를 넣지 않아 종양세포에 대한 약물의 직접 작용과 구분했다. CD19를 제거한 표적세포에서는 살상이 나타나지 않아 항원 특이성도 뒷받침됐다.
종양 자극 뒤 처리군에서는 세포독성 단백질과 사이토카인 발현이 증가하고, 세포사멸과 탈진 관련 지표는 낮아졌다. 베네토클락스 결합에 저항성을 보이는 BCL-2 변이를 발현시키면 기능 개선이 약해져 표적 의존성을 지지했다. 신호 전달 단백질 STAT5와 AKT의 인산화가 증가했고, 각각을 억제하면 처리군의 향상된 살상 기능이 감소했다. 다만 BCL-2 억제에서 이 신호 변화로 이어지는 분자적 연결이 모두 밝혀진 것은 아니다.
대사 측정에서는 산화적 인산화(OXPHOS)와 관련된 기초 산소소비율, 최대 호흡, 예비 호흡능이 증가했다. 기초 해당작용에는 차이가 없었던 반면, 해당능과 해당 예비능은 높아졌다. 따라서 관찰된 변화는 에너지 소비 감소보다는 대사적 대응 능력의 변화로 해석해야 한다.
의미와 전망: 환자 유래 세포의 가능성과 지속성 한계
건강인 유래 CAR-T를 이용한 두 이종이식 모델에서는 처리군이 종양 성장을 늦추고 생쥐 생존을 개선했다. 항암치료를 받은 환자 유래 세포로 제조한 CAR-T에서도 체외 살상 기능과 생쥐 실험의 효능이 향상됐다. 출발 세포의 조성과 탈진 상태가 서로 다른 검체에서도 개선을 관찰했다는 결과는 후속 제조 연구의 근거가 된다.
그러나 연구진은 생체 내 CAR-T 기능 개선과 종양 제거 효과가 장기간 지속되는 것으로 보이지 않는다고 한계를 밝혔다. 면역결핍 생쥐 모델의 제약도 있어 환자의 장기 관해나 완치율 향상으로 확대할 수 없다. 제조 중 약물 처리가 환자 치료성과로 이어지는지, 개선 효과를 얼마나 유지할 수 있는지는 추가 임상연구와 지속성 검증이 남아 있다.
연구 내용은 Signal Transduction and Targeted Therapy 논문의 제공된 공개 전문에 근거했다.
Targeting the BCL-2 family of proteins, key regulators of cellular apoptosis, with BH3-mimetics has been a major therapeutic goal to overcome cancer cell death resistance. However, beyond their canonical roles in apoptosis, BCL-2 proteins also play vital roles in cellular metabolism, signaling, and, increasingly, immune cell regulation. T cells in particular depend heavily on BCL-2 family proteins during ontogeny and maintenance, yet the broader consequences of pharmacologically inhibiting anti-apoptotic BCL-2 proteins in T cells remain underexplored. Our group has previously demonstrated that BCL-2 inhibition with the BH3-mimetic venetoclax induces gene expression and plasticity changes in murine T cells. Building upon this, we here investigate whether venetoclax-driven T cell reprogramming can be leveraged to enhance adoptive cell therapies, specifically using chimeric antigen receptor (CAR) T cells targeting CD19 as a model system. Our findings reveal that venetoclax treatment during ex vivo expansion of CART cells, prepared from T cells from healthy donors or chemotherapeutically pretreated patients, potently augments antitumor efficacy in a BCL-2-dependent manner. Transcriptomic and functional analyses demonstrate that venetoclax reprograms CART cells by regulating signaling pathways (e.g., IL-2/STAT5 and PI3K/AKT) and metabolic programs (e.g., OXPHOS and glycolysis), yielding CART cells with superior fitness and effector functionalities. These results highlight a novel therapeutic approach using anti-apoptotic drugging to enhance the performance of adoptive T cell therapies and support further examination of venetoclax and other BH3-mimetics as immune modulators.
이번 결과는 CD19 CAR-T의 체외 증식 환경을 조절해 세포 기능을 개선할 가능성을 제시한다. 구체적인 적용 시나리오는 제조 공정 개발 단계에서 같은 출발 검체를 약물 처리군과 대조군으로 나누고, 세포 수율·항원 특이적 살상 기능·반복 자극 후 기능 유지 여부를 비교하는 것이다. 항암치료 환자 유래 세포에서도 개선이 관찰돼 후속 평가의 근거를 제공하지만, 시험한 검체의 결과를 모든 환자에게 일반화할 수는 없다. 생체 내 효과의 지속성과 환자 안전성·유효성 검증이 남아 있으며, 체외 제조 단계의 결과를 환자에게 베네토클락스를 병용 투여하라는 권고로 해석해서는 안 된다.