CAR-T 세포 치료란 무엇인가요?

CAR-T 세포 치료는 맞춤형 접근 방식을 취합니다. 환자의 체내에서 T 세포라고 불리는 면역 세포를 채취한 뒤, 이를 변형하고 증식시켜 다시 환자에게 주입함으로써 면역 체계가 암세포를 스스로 공격할 수 있도록 합니다. 이러한 맞춤형 치료 과정은 더 높은 효과와 더 적은 부작용을 기대할 수 있습니다. 게다가 치료는 한 번만 받으면 됩니다. 하지만 이 치료는 복잡하고 수작업으로 제작되기 때문에 공급량이 제한적입니다.

왜 CAR-T 세포의 제조 과정이 그렇게 복잡하고 비용이 많이 드는 것일까요?

CAR-T 세포의 제조 과정은 복잡하며 여러 단계로 이루어집니다. 먼저 환자의 혈액에서 T‑세포를 환자의 혈액에서 채취합니다. 이 세포들은 정제되고 활성화되어야 하며, 암세포를 식별할 수 있도록 유전적으로 변형되어야 합니다. 그 후, 변형된 세포를 배양하여 안전성과 효능을 확인하기 위해 광범위한 테스트를 실시합니다. 이를 위해서는 무균 생산 시설, 특수 장비, 그리고 잘 훈련된 인력이 필요합니다.

높은 비용은 고가의 재료와 특수 시약, 그리고 복잡한 인프라와 수많은 검사에서 비롯됩니다. 또한 모든 치료제는 환자 개개인에 맞춰 제작됩니다.

분산형, 자동화 CAR‑T‑세포 생산

이에 따라 Fraunhofer‑생산 기술 및 자동화 연구소(IPA)는 Festo 기술을 활용하여 면역 세포 처리를 위한 소규모 분산형 생산 시스템을 위한 자동화 개념을 개발했습니다.

이러한 모듈식 소형 시설은 예를 들어 대학병원에서 운영될 수 있으며, 대부분 자동화되어 있어 전문 인력이 거의 필요하지 않습니다. 자동화를 통해 생산 시간과 비용이 크게 절감되어, CAR‑T‑치료법이 더 빠르고 저렴해지며 더 많은 환자가 이용할 수 있게 됩니다.

맞춤형 세포 치료의 확장성

소형 생산 시설은 카세트가 단계별로 통과하는 다양한 모듈로 구성되어 있습니다. 환자 한 명당 치료 과정의 각 단계마다 T세포에 필요한 처치를 수행하는 카세트가 하나씩 필요합니다. 세포 변형 공정 단계의 모듈에서, Festo의 자동화 부품들은 매우 좁은 공간 내에서 정밀한 유체 이송을 보장합니다.

이 카세트에는 세포를 변형시키는 데 필요한 모든 구성 요소가 포함된, 독립적이고 무균 상태의 유체 시스템이 들어 있습니다. 해당 구성 요소 자체는 수동적입니다. 카세트를 미니 공장의 모듈 중 하나에 삽입하면 해당 요소들은 외부에서 작동됩니다.

내장형 밸브를 통한 정밀한 유체 제어

세포 배양실에서 T세포는 소위 CAR 수용체의 설계도가 담긴 유전 물질을 전달하는 바이러스와 접촉하게 됩니다. 이를 통해 T 세포는 특수한 CAR 수용체를 생성하며, CAR-T 세포로 변합니다.

이를 위해 다양한 배지를 세포 배양 챔버에 정확한 양으로 주입한 뒤, 그곳에서 혼합하고 온도를 조절해야 합니다. 이 작업은 Festo의 Diffusion Bonded Manifold가 담당합니다. 배분 블록에는 덕트 시스템이 내장되어 있으며, 이 시스템을 통해 카세트의 모든 구역을 연결합니다. 이를 통해 정밀한 유체 이송을 할 수 있습니다. 밸브는 매니폴드에 내장되어 있으며, 제어 공기를 통해 외부에서 작동되어 개별 구성 요소 간의 연결을 형성합니다.

유체의 이동은 압축 공기나 진공을 이용한 밀고 당기는 원리로 이루어집니다. 지능형 제어 압축 공기를 통해 극소량의 물질도 정밀하게 분배하여 카세트 내부로 이송할 수 있으며, 이는 매우 좁은 설치 공간에서도 가능합니다. 이후 다른 환자에게 카세트를 재사용하려면, 세포 및 바이러스와 접촉했던 부품만 교체하면 됩니다. 이 시스템은 클린룸 밖에서도 몇 가지 간단한 단계만으로 이 작업을 수행할 수 있도록 설계되었습니다.