콘코디아 대학교 생물학 및 물리학과 연구원 팀이 발표한 새로운 논문에서 초음파 유도 미세 기포를 이용해 암 종양을 치료하는 새로운 방법을 제안했다. 이 기술은 이미 의료 영상 및 약물 전달에 널리 사용되고 있다. 프론티어 인 이뮤놀로지(Frontiers in Immunology)저널에 기고한 글에서 연구자들은 초음파를 사용하여 암과 싸우는 T 세포의 행동을 수정하고 세포 투과성을 증가시키는 과정을 설명한다. 그들은 이것이 면역 반응에 필수적인 신호 분자인 90종 이상의 사이토카인 방출에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 조사했다.

연구자들은 단단히 초점을 맞춘 초음파 빔과 임상적으로 승인된 대조제 미세 기포로 신선하게 분리된 인간 면역 세포를 표적으로 삼았다. 초음파에 맞으면 기포가 매우 높은 주파수로 진동하여 T 세포 막의 벽에 밀고 당기는 역할을 한다. 이는 항원의 존재에 대한 T세포의 자연스러운 반응을 모방할 수 있다. 그런 다음 T 세포는 종양의 적대적인 미세 환경에 의해 제한될 수 있는 중요한 신호 분자를 분비하기 시작한다. 이 과정에서 세포 자체에 손상을 주지 않는다.

"우리는 초음파와 미세기포를 결합하여 뇌 면역학을 조절하는 것과 암 면역 치료라는 새로운 분야를 결합하고 있습니다. 암 면역 치료는 우리 자신의 면역 세포를 이용하여 암과 싸우는 것입니다." 생물학 및 물리학 조교수이자 논문의 지도 저자인 브랜든 헬필드의 말이다.

세포 재활성화
이러한 접근 방식은 암에 대한 신체의 자연적 반응에 대한 주요 과제 중 하나, 즉 종양이 종양 자체에 침입한 후 사이토카인과 기타 관심 단백질을 생성하는 T세포를 비활성화하는 능력에 직접적으로 맞서는 것이다.
"미세 기포는 종양 내부에서 꺼진 세포를 재활성화할 수 있습니다. 이 과정은 추가적인 면역 세포와 혈액 세포를 성장시키는 데 필요한 단백질을 방출하는 데 도움이 되며, 이는 긍정적인 피드백 루프를 만듭니다." 논문의 주저자이자 박사 후보생인 아나 바에즈가 설명했다.

사이토카인 분비의 변화는 시간에 따라 달라지는 것으로 밝혀졌다. 사이토카인의 양은 48시간 동안 처리되지 않은 세포에 비해 0.1~3.6배 증가했다. 또한 연구자들은 초음파가 세포막을 더 투과성 있게 만들면 방출되는 사이토카인의 양이 일반적으로 감소한다는 것을 알아냈다. 비록 벤치탑 실험을 통해 예비적으로 보여주었을 뿐이지만, 저자들은 이 연구가 신체 면역 체계의 화학 물질이 암과 싸우기 위해 사용하는 다양한 경로에 대한 이해를 심화시키기를 바라고 있다. 동시에, 그들은 이 연구 방식이 기존의 암 치료법과 세포 치료법을 개선하고 보완할 것이라고 믿는다.

"우리는 이미 임상적으로 미세 기포를 영상 유도 도구로 사용하고 있습니다. 미래에는 빔을 조작하여 영상에서 치료 시퀀스로 전환할 수 있습니다. 이렇게 하면 T세포에 미치는 영향을 국소화하여 빔이 있는 곳만 활성화할 수 있습니다. 우리는 또한 종양을 표적으로 삼는 항암제를 치료에 포함할 수도 있습니다.이 기술은 완전히 비침습적이므로 항상 반복할 수 있습니다."라고 연구진들은 의견을 전달했다.

이 연구는 캐나다 연구 의장 프로그램, 암 연구 협회, 캐나다 보건 연구소(CIHR)의 지원을 받았습니다.

참조:
Ana Baez, Davindra Singh, Stephanie He, Mehri Hajiaghayi, Fatemeh Gholizadeh, Peter J. Darlington, Brandon Helfield. Immunomodulation of human T cells by microbubble-mediated focused ultrasound. Frontiers in Immunology, 2024; 15 DOI: 10.3389/fimmu.2024.1486744