혁신적인 CAR T 세포 치료법은 연령 관련 대사 기능 장애를 되돌릴 수 있는 가능성을 보여줍니다.

최근 Nature Aging  연구에서는 키메라 항원 수용체(CAR) T세포를 기반으로 한 세놀리틱 치료법의 효과를 평가했습니다. 이 치료법에서 세놀리틱 CAR T 세포는 노화 과정에서 축적되는 유로키나제 플라스미노겐 활성자 수용체(uPAR) 양성 세포를 표적으로 삼습니다. 

연령 관련 대사 장애에 대한 세놀리틱 CAR T 세포의 예방 및 장기 지속 효능. 이미지 출처: Juan Gaertner / Shutterstock.com

배경

세포 노화는 스트레스에 반응하여 유발되는 비가역적인 세포 주기 정지입니다. 스트레스를 받는 조건에서는 기질 리모델링 효소와 염증성 사이토카인이 생성되는데, 이를 노화 관련 분비 표현형(SASP)이라고 합니다.

종양 억제 및 상처 치유와 같은 생리학적 상태를 가진 젊은 개인의 경우 SASP는 조직 복원 및 노화 세포 제거를 촉진하는 면역 세포 모집을 돕습니다. 노인의 경우 면역 체계의 기능 저하와 조직 손상 증가로 인해 노화 세포가 축적됩니다. 

현재까지 대부분의 세노일라틱 치료법에는 반복 투여가 필요하고 영향을 받은 부위를 제대로 타겟팅하지 못하는 소분자 약물이 포함되어 있습니다. 이에 비해 CAR T 세포는 정상 조직과 비교하여 차별적으로 발현되는 단일 표적 항원을 필요로 합니다. 또한 CAR T세포는 단회 투여되는 '살아있는 약물'로 수년간 지속되며 효과를 매개한다.

연구에 대하여

이전에는 CAR T 세포가 세포 표면 단백질 uPAR을 표적으로 삼아 노화 세포를 효과적으로 고갈시키는 것으로 나타났습니다. 현재 연구에서는 CAR T 세포가 노화된 쥐의 노화 세포를 효과적이고 안전하게 제거하여 건강 기간을 조절하는지 여부를 조사합니다.

8~12주령 및 18~20개월령의 암수 생쥐가 연구에 포함되었습니다. 그들은 그룹 주택과 병원균이 없는 환경에 보관되었습니다.

12시간 명암 주기를 사용하였고, 온도 및 습도 조건을 표준으로 하였다. 노화된 쥐는 정상적인 식단을 섭취한 반면, 일부 쥐는 고지방식(HFD)을 섭취했습니다.

유세포 분석을 위해 간을 분리하고 여과한 후 적혈구를 용해했습니다. 단일 세포 리보핵산(RNA) 서열 분석을 수행한 후 마우스 T 세포의 확장, 분리 및 형질도입을 수행했습니다. 완전한 혈액 측정이 기록되었고 여러 장기에 대한 사후 분석이 수행되었습니다. 

중요한 발견들

세놀리틱 세포치료제는 대사 장애를 포함한 생리학적 노화와 관련된 증상을 완화시키는 것으로 나타났습니다. 이를 위해 uPAR 양성 세포의 비율은 연령이 진행됨에 따라 증가하는 경우가 많습니다. 따라서 면역 및 비면역 uPAR 양성 세포 모두 노화된 조직의 노화 부담을 촉진할 가능성이 높습니다.

a , 젊은(3개월령) 또는 늙은(20개월령) 마우스(연령당 n=3)의 간, 지방 조직, 근육 및 췌장에서 마우스 uPAR의 면역조직화학적 염색.  b – m , uPAR 발현 및 노화에 대한 단일 세포 분석. uPAR 양성 및 uPAR 음성 세포는 20개월 된 생쥐의 간, 지방 조직 및 췌장에서 분류되었으며 10x 크롬 프로토콜에 따라 단일 세포 RNA-seq를 실시했습니다(n = 두 마리의 암컷이 있는 4마리의 생쥐에 대한 시퀀싱). 하나의 복제로 결합하고 두 마리의 수컷을 다른 복제로 결합했습니다).  b , 간 세포 유형의 균일 다양체 근사화 및 투영(UMAP) 시각화.  c , 지방 조직 세포 유형의 UMAP 시각화.  d , 췌장 세포 유형의 UMAP 시각화.  e , 간 uPAR 음성 및 uPAR 양성 세포 유형의 UMAP 시각화.  f , 지방 uPAR 음성 및 uPAR 양성 세포 유형의 UMAP 시각화.  g , 췌장 uPAR 음성 및 uPAR 양성 세포 유형의 UMAP 시각화.  h , j , l ,  색 눈금으로 표시된 각 셀의  노화 시그니처 점수가 24 인 UMAP 시각화. i , k , m , 각각의 노화 특징에 기여하는 uPAR 양성 세포와 uPAR 음성 세포의 비율 정량화.  h , i , 간;  j , k , 지방 조직;  l , m , 췌장. 결과는 하나의 독립적인 실험( a – m )에서 나온 것입니다. DC, 수지상 세포; NK, 자연살인자; pDC, 형질세포형 수지상 세포; ASPC, 지방 전구 세포 및 줄기 세포.

 

uPAR 양성 노화 세포를 제거하는 uPAR CAR T 세포 의 효능 도 강조되었습니다. 이를 위해 uPAR CAR T 세포의 효능은 조직 병리학이나 노화된 쥐의 신장 및 간 매개변수의 변화와 관련이 없습니다.

uPAR CAR T 세포의 작용은 정상적으로 노화되고 HFD를 섭취하는 생쥐에서 대사 건강 및 포도당 항상성 증가와 관련이 있는 것으로 밝혀졌습니다. 중요한 것은 uPAR CAR T 세포를 권장 용량으로 투여한 후 독성이 관찰되지 않았다는 것입니다.

식이 관련 및 연령 관련 대사 저하를 완화하기 위해 예방적으로 작용하는 uPAR CAR T 세포의 잠재력은 또 다른 놀라운 관찰이었습니다. 또한, uPAR CAR T 세포는 소분자를 기반으로 한 세놀리틱 방법에 오래 지속되는 효과를 나타냅니다. 단회 투여 후, 이들 세포는 HFD를 투여한 생쥐 또는 청소년기에 치료를 받은 생쥐에서 HFD 관련 또는 연령 유발 대사 증후군을 손상시켰습니다.

내당능과 관련하여 세놀리틱 연구에서는 노화된 췌장 베타 세포가 제거되는 것을 확인했습니다. 그러나 면역 세포 노화도 중요한 역할을 했을 수 있습니다.

노화 특징을 지닌 대식세포의 제거는 또한 생쥐의 조직 감소를 완화하기 위해 제안되었습니다. 이는 uPAR 발현 대식세포의 일부가 노화 및 노화 관련 β-갈락토시다제(SA-β-gal)와 관련된 전사 시그니처를 공동발현한다는 연구 관찰과 일치합니다.

결론

소분자의 작용 메커니즘은 종종 제대로 이해되지 않습니다. 그러나 세놀리틱 CAR T 세포는 특정 표면 항원 의 발현으로 인해 명확한 기본 메커니즘을 가지고 있습니다 . 세포 치료법은 다양한 CAR 설계를 통해 지속성을 조절하고 특정 안전 스위치를 갖추고 있기 때문에 이 접근법은 백신 접종이나 소분자 접근법에 비해 많은 이점이 있습니다.

미래에는 세포 치료법이 이러한 항원을 표적으로 삼아 다양한 표현형을 치료할 수 있을 것입니다. 단일 투여 후 uPAR 표적화 CAR T 세포의 효과 지속성과 지속성은 만성 병리 치료에 대한 세놀리틱 CAR T 세포 접근 방식을 잘 보여줍니다.