CAR-T 세포치료제: 면역세포를 재설계하는 암 치료법

난치성 혈액암 환자를 위한 새로운 선택지

“더 이상 시도할 수 있는 표준 치료가 없습니다.”

기존 화학요법, 방사선 치료, 골수이식 등이 모두 실패한 난치성 혈액암 환자들에게 CAR-T 세포치료제는 추가적인 치료 선택지가 되고 있습니다. 2017년 FDA의 첫 승인 이후, CAR-T 치료법은 특정 혈액암 환자군에서 의미 있는 반응률을 보이고 있습니다. 동시에 고비용(1억원 이상), 부작용 관리의 필요성, 복잡한 제조 과정 등 고려해야 할 요소들도 있습니다.

CAR-T 세포치료제는 무엇이며, 어떤 환자에게 적합할까요? 그리고 현재의 효과와 미래 발전 가능성은 무엇일까요?

Figure 1. CAR-T 세포 치료의 작동 원리
CAR-T 세포는 표면의 키메라 항원 수용체(CAR)를 통해 암세포의 특정 항원을 인식하고 결합하여 암세포를 파괴한다.

CAR-T 치료법이란? 면역세포를 ‘재설계’하는 정밀 의학

우리 몸의 면역 시스템이 암을 못 잡는 이유

우리 몸의 T세포는 면역 시스템의 핵심 전사입니다. 바이러스에 감염된 세포나 비정상적으로 변한 세포를 찾아내 제거하는 것이 주요 임무입니다. 그런데 암세포는 교묘합니다. 면역 시스템의 감시를 피하기 위해 “위장술”을 사용합니다:

면역 체크포인트 활성화 : “나는 정상 세포야”라는 거짓 신호를 보냄”
항원 발현 감소: T세포가 인식할 수 있는 표지를 숨김
면역억제 환경 조성 : 주변에 면역세포의 공격을 막는 방패를 형성

결과적으로 우리 몸의 T세포는 암세포가 있는지도 모르고 지나치거나, 알아도 공격할 수 없습니다.

Comparison Between Normal T Cells and CAR-T Cells

Figure 2. 정상 T 세포와 CAR-T 세포의 비교
정상 T 세포는 암세포를 인식하지 못하지만, CAR 이 장착된 CAR-T 세포는 암세포 표면의 특정 항원을 인식한다.

CAR-T: T세포에 GPS와 무기를 장착하다

CAR-T (Chimeric Antigen Receptor T-cell) 세포치료제는 이 문제를 정면 돌파합니다. 환자 자신의 T세포를 채취해 유전자 편집을 통해 “강화”시킨 후 다시 주입하는 것입니다. 작동 원리는 다음과 같습니다:

환자의 혈액에서 T세포 채취 (백혈구성환채집술)
실험실에서 유전자 조작 : CAR(키메라 항원 수용체)라는 특수 레이더를 T세포 표면에 장착
대량 증식 : 수억~수십억 개로 불려냄 (약 2주 소요)
환자에게 재주입 : 개조된 T세포가 암세포를 직접 찾아 파괴
체내 지속 증식: : 한 번 주입된 CAR-T 세포는 몸속에서 계속 늘어나며 장기간 효과 유지

가장 혁신적인 점은 CAR-T 세포가 “살아있는 약”이라는 것입니다. 일반 항암제처럼 몸 밖에서 만들어진 화학물질이 아니라, 환자 자신의 세포가 약이 되어 능동적으로 암과 싸웁니다.

CAR-T 치료법의 실제 효과: 임상 데이터 분석

혈액암에서의 반응률

현재 FDA 승인을 받은 CAR-T 치료제는 주로 재발/난치성 혈액암 치료에 사용됩니다. 중요한 점은 이들은 1차 치료가 아니라, 기존 표준 치료가 실패한 경우의 후속 치료 옵션이라는 것입니다.

급성 림프구성 백혈병 (ALL) – 소아 및 청년층

완전관해율 : 70 – 83 % (연구마다 차이) ^1,2
그러나 모든 관해가 장기 생존으로 이어지지는 않음
재발 사례도 존재

미만성 거대 B세포 림프종 (DLBCL)

전체 반응률 : 82 – 83 %
완전관해율 : 54 – 58 % ^3,4
즉, 대략 절반 정도의 환자에서 암이 완전히 사라짐
나머지는 부분 반응 또는 무반응

다발성 골수증

전체 반응률 : 83 % (2024년 메타분석, 29개 연구) ⁵
그러나 대부분 3차 치료 이상에서 사용
장기 효과는 아직 추적 중

효과가 제한적이거나 없는 경우

CAR-T 치료의 한계를 이해하는 것도 중요합니다:

치료 실패 요인:

무반응 : 약 20 -30 %의 환자는 처음부터 반응하지 않음
조기 재발 : 초기 반응 후 6개월 이내 재발하는 경우
환자 상태 : T세포 품질이 너무 낮거나, 전신 상태가 불량한 경우
표적 항원 손실: 암세포가 CAR-T가 인식하는 항원을 발현하지 않게 변이

고형암에서의 현실:

폐암, 대장암, 유방암 등: 현재까지 유의미한 효과 제한적
임상시험 단계이며 승인된 제품 없음
혈액암과 달리 10% 미만의 반응률

부작용 발생:

사이토카인 방출 증후군 (CRS)

환자의 절반 이상에서 발생

경증: 발열, 피로감
중증: 저혈압, 호흡곤란, 다발성 장기 부전 ( 10 – 20 % )

면역 효과기 세포 관련 신경독성 증후군 (ICANS)

20 – 40% 발생

경증: 착란, 집중력 저하
중증: 경련, 의식 저하, 뇌부종.

혈구감소증

장기간 지속되는 경우 감염 위험 증가

CAR-T의 비용이 높은 이유: 제조 과정의 복잡성

맞춤형 제조의 어려움

일반 의약품은 공장에서 대량 생산해 환자에게 나눠줍니다. 하지만 CAR-T는 환자 한 명당 하나의 제품을 만들어야 합니다.

CAR-T 제조 5단계

1단계. 백혈구 채취 (≈ 1일)

환자 혈액에서 백혈구 분리 (전체 혈액의 2 %만이 백혈구)
3 – 4시간 소요되는 특수 채혈 과정

2단계. T세포 분리 및 활성화 (2–3일)

백혈구 중에서 T세포만 선별
성장 신호를 보내 “잠자는” T세포를 깨움
환자 상태에 따라 품질 편차 큼

3단계. 유전자 조작 (≈ 1일)

바이러스 벡터를 이용해 CAR 유전자 삽입
가장 까다롭고 위험한 단계
삽입 효율과 안전성 검증 필수

4단계. 세포 증식 (7–14 일)

수백만 개의 T세포를 수십억 개로 증식
24시간 모니터링 필요
성장 속도, 생존율 지속 체크

5단계. 품질 관리 및 동결 보존 (2–3 일)

정확한 세포 수 계산
오염, 순도, 효능 검사
-196°C 액체질소에 보관

전체 과정이 약 3-4주 소요되며, 각 단계마다 엄격한 품질 검사가 필요합니다. 하나의 배치 실패는 환자에게 다시 채혈을 요청해야 하는 상황으로 이어질 수 있습니다.

Figure 3. CAR-T 세포 치료제 제조과정

품질 관리가 생명을 좌우한다

CAR-T 제조에서 가장 중요한 것은 정밀한 품질 관리입니다. 각 단계에서:

세포 농도 : 정확한 투여량 계산
생존율 : 살아있는 세포 비율 (최소 70% 이상 요구)
순도 : 원하지 않는 세포나 오염물질 제거
효능 : CAR 발현율 및 암세포 파괴 능력

전통적인 수동 세포 계수 방법은 시간이 오래 걸리고 (샘플당 5-10분), 사람에 따라 오차가 크며 (변동계수 10-20%), 재현성이 낮다는 문제가 있습니다.
이를 해결하기 위해 자동 세포 계수 시스템이 필수적입니다. 예를 들어 Logos Biosystems의 LUNA-FX7™ 같은 장비는:

1% 미만의 낮은 변동계수로 정확도 향상
동시에 최대 8개 샘플 분석으로 효율성 증대
21 CFR Part 11 준수로 규제 요구사항 충족
실시간 성장률 추적으로 공정 최적화

이러한 자동화 시스템의 도입으로 CAR-T 제조사들은 제조 전 과정의 품질을 보증하고 배치 간 일관성을 유지할 수 있습니다.

CAR-T의 미래: 어디까지 발전할 수 있을까?

고형암 정복을 위한 도전
현재 CAR-T의 가장 큰 과제는 고형암 치료입니다. 폐암, 대장암, 췌장암, 유방암 등 대부분의 암은 고형암인데, CAR-T가 혈액암만큼 효과적이지 않습니다.

고형암이 어려운 이유:

암 조직에 T세포가 침투하기 어려움 (물리적 장벽)

암 주변의 면역억제 환경

암세포마다 다른 항원 발현 (표적 찾기 어려움)

정상 세포도 같은 항원을 발현하는 경우 (부작용 위험)

해결 방안 연구:

복합 타겟 CAR-T : 여러 항원을 동시에 인식

장갑형 CAR-T : 면역억제 환경을 무력화하는 기능 추가

국소 투여 : 종양에 직접 주입하는 방법

동종 CAR-T: 기성복처럼 만들 수 있을까?
현재 CAR-T는 환자 자신의 세포로 만드는 자가(autologous) 방식입니다. 하지만 건강한 기증자의 T세포로 만들어 여러 환자에게 사용하는 동종(allogeneic) CAR-T 연구가 활발합니다.

동종 CAR-T의 장점:

즉시 사용 가능 (대기 시간 없음)

대량 생산으로 비용 절감 (예상 1/5 수준)

품질 표준화 용이

해결해야 할 과제:

이식편대숙주질환 (GVHD) 위험

환자 면역계의 거부 반응

차세대 면역세포 치료
CAR-T를 넘어서는 새로운 기술들도 개발 중입니다:

CAR-NK (Natural Killer) 세포:

T세포보다 안전 (사이토카인 폭풍 위험 낮음)

동종 사용 가능성 높음

고형암에 더 효과적일 가능성

TCR-T (T Cell Receptor) 치료:

세포 내부 항원도 인식 가능

더 넓은 범위의 암 표적

TIL (Tumor Infiltrating Lymphocytes) 치료:

종양에 이미 침투한 면역세포 활용

고형암에 특화

AI와 바이오 제조의 융합
CAR-T 제조 과정은 인공지능(AI)과 자동화 기술로 더욱 발전하고 있습니다:

AI 기반 품질 예측 : 초기 샘플 분석만으로 최종 제품 품질 예측

실시간 공정 최적화 : 성장 데이터를 분석해 배양 조건 자동 조정

완전 자동화 생산 : 로봇과 자동화 시스템을 통한 무인 제조

디지털 트윈 : 가상 시뮬레이션으로 실패 위험 최소화

결론: 중요한 치료 옵션, 그러나 한계도 명확하다

CAR-T 세포치료제는 기존 치료에 실패한 특정 혈액암 환자들에게 의미 있는 치료 선택지를 제공합니다. 일부 환자에서 장기 관해를 달성하기도 합니다. 하지만 다음 몇 가지 주요 고려 사항을 염두에 두어야 합니다:

모든 환자에게 효과적이지 않음 (약 20 – 30 %는 무반응)
고비용과 접근성 제한
심각한 부작용 위험 (전문 의료진의 면밀한 모니터링 필요)
고형암에는 아직 제한적 (현재 주로 혈액암에만 승인)

향후 10년간 기술 발전으로 동종 CAR-T, 고형암 치료, 비용 절감 등이 기대됩니다. 하지만 현재로서는 엄격한 적응증 기준에 부합하는 환자에게 신중하게 적용되는 치료법입니다.

CAR-T 치료는 특정 환자군에서 생명을 연장시킬 수 있는 강력한 치료지만, 모든 환자에게 맞는 것은 아닙니다. 반드시 전문 의료진과 충분히 상의한 후 결정해야 합니다.

CAR-T 제조 품질 관리에 대해 자세히 알고 싶으신가요? 아래 링크를 확인해 주세요.

👉 [Application Note : Monitoring CAR-T Cell Therapy Production Using the LUNA-FX7™]

이 글은 정보 제공 목적이며, 의학적 조언을 대체할 수 없습니다. 치료 결정은 반드시 전문의와 상담하시기 바랍니다.

REFERENCES
1 Park JH, Rivière I, Gonen M, et al. Long-Term Follow-up of CD19 CAR Therapy in Acute Lymphoblastic Leukemia. N Engl J Med. 2018;378(5):449-459. doi:10.1056/NEJMoa1709919
2 Maude SL, Laetsch TW, Buechner J, et al. Tisagenlecleucel in Children and Young Adults with B-Cell Lymphoblastic Leukemia. N Engl J Med. 2018;378(5):439-448.
3 Neelapu SS, Locke FL, Bartlett NL, et al. Five-year follow-up of ZUMA-1 supports the curative potential of axicabtagene ciloleucel in refractory large B-cell lymphoma. Blood. 2023;141(19):2307-2315. doi:10.1182/blood.2022018893
4 Locke FL, Ghobadi A, Jacobson CA, et al. Long-term safety and activity of axicabtagene ciloleucel in refractory large B-cell lymphoma (ZUMA-1): a single-arm, multicentre, phase 1-2 trial. Lancet Oncol. 2019;20(1):31-42.
5 Pereira R, Bergantim R. An Assessment of the Effectiveness and Safety of Chimeric Antigen Receptor T-Cell Therapy in Multiple Myeloma Patients with Relapsed or Refractory Disease: A Systematic Review and Meta-Analysis. Int J Mol Sci. 2024;25(9):4996. doi:10.3390/ijms25094996

영어버전 (English ver.)을 보시려면 클릭하세요.

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자세한 정보는 www.logosbio.com에서 확인하세요.

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