사람의 자연살해 (Natural Killer, NK) 세포는 CD3-CD56+ 또는 CD3-CD16+가 발현하는 세포로 분류된다. NK세포는 바이러스 감염 세포와 암세포를 포함한 MHC class I의 발현이 감소 된 형질전환 세포를 인식하여 제거한다. 또한, 다양한 활성 수용체와 비활성 수용체를 발현하고 암세포에서 발현하는 리간드에 의해 활성이 조절된다. NK세포의 임상 적용을 위해선 대량의 세포수가 필요한데 단순히 cytokine의 조합으로 PBMC로부터 NK세포를 배양하였을 시 많은 세포수를 확보하기 힘들고 NK세포의 높은 순도를 확보하는데 어려움이 있다.

본 연구는 암세포를 효과적으로 제거하는 고활성의 NK세포를 임상 적용을 위해 대량 확보 가능한 feeder cell free 배양방법을 개발하고 in vitro 및 in vivo에서 암 면역치료의 적용 가능성을 확인하는 것이 목표이다. 사람의 PBMC로부터 NK세포의 활성과 증식유도는 IL-18과 γ-globulin의 공동자극으로 가능하였고, 1회 자극으로 3주 이상 성장이 유지되어 대량배양이 가능한 것을 확인하였다. 또한, 바이오리엑터를 이용하여 dynamic 환경에서 세포가 안정적으로 배양이 되는 것을 입증하였고 scale-up을 통해 최대 5 리터 규모까지 배양된 세포의 동등성을 평가하였다.

IL-18 및 γ-globulin이 처리된 NK세포의 대량배양 및 배양된 세포의 면역세포 분포 구성, NK세포의 활성수용체와 비활성수용체 발현, 그리고 NK세포에서 발현하는 perforin, Granzyme B, Interferon-γ를 분석하였다. 배양이 완료된 세포를 동결 보관하여 동결 전, 후의 특성과 효력 동등성을 in vitro와 in vivo에서 증명하였다. NK세포 수용체와 암세포 리간드의 연관성을 통해 본 연구의 배양방법에 의해 제작된 NK세포가 NKG2D 등의 수용체를 통해 암세포를 인식하고 항암효과를 보이는 것으로 작용기전을 규명하였다. 배양된 NK세포의 암세포에 대한 세포독성은 K562와 교모세포종 4종(T98G, U-87MG, A172, U-373MG)에 대해 평가하였다. 또한, 교모세포종 (U-87MG) 동물모델을 통해 배양된 NK세포의 항암 능력을 평가하였다.

본 연구의 차별성은 다른 연구들과 비교하여 NK세포의 대량배양에 지지세포를 사용하지 않았으며, magnetic bead를 이용한 NK세포의 분리과정이 필요 없이 PBMC에서 NK세포를 직접 배양하는 편리한 방법이다. 이러한 방법은 암 지지세포 또는 유전자도입 세포를 사용하지 않기 때문에 임상으로 적용할 시 매우 안전하다. 결론적으로, 본 연구를 통해 대량배양된 NK세포는 다양한 고형암에 높은 치료 효과를 나타내는 것으로 확인하였으며, 이는 향후 암 면역 치료에 적용할 시 암 환자에게 높은 치료 혜택을 줄 것이라 기대한다.