수지상 세포치료제의 품질평가 기준 확립에 관한 연구 = Standardization for the quality control of therapeutic dendritic cell

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Progressive growth of a single transformed cell, namely cancer, becomes one of the leading cause of death in modern industrialized nations. Destruction and removal of all the malignant cells without harming the host will be the desirable way to cure the cancer. Stimulation of specific cellular immunity against tumor may be the most promising therapy, in this concept. Dendritic cells (DCs), professional antigen presenting cells, are unique and potent effectors that induce, sustain, and regulate immune responses against specific antigens(Ags). Throughout the body, DCs are capture the Ags, migrate to draining lymphoid organs and matured to present the processed Ags to naive T cells to generate the effector cytotoxic T cells (CTLs) or helper T cells. Over 300 cases of clinical trials of DC-based immunotherapy for a variety of cancers are being tested in world wide. Several groups of melanoma trials presented 20~30% of response rates with DC vaccines. However, to use DCs in cancer vaccine therapy several issues remains to be solved, including 1) quality and quantity of ex vivo cultured and tumor Ag-educated DCs for therapy 2) route and timing of injection 3) amount and frequency of injection. Also, 4) the end-point immunity measurement of the trial confirming the efficacy/effect of the DC therapy should be standardized. Our lab has been performed the studies to provide the basic data to develop the standard for the quality and quantity control of clinical grade cellular therapy materials. Especially in vitro qualification methods were designed using DC production of IL12 and IL10. Effective anti-tumor immunity by IL-12 producing DCs were observed in in vitro as well as in vivo immune monitoring and anti-tumor response in mouse model. With in vivo confirmatory study, performed in this 3rd year of project, it is confirmed that the correlation of in vivo anti-tumor effect (immunity) induction with cultured DC's production of IL10/IL12. Along with human DC culture and qualification data, the species specificity of DC phenotype (subset) and function was confirmed. Thus, it is not recommended to use mouse DC qualification parameters for human DC characterization, directly. The data obtained in mouse system only demonstrate the effectiveness of DC in vivo. As a tool to detect cultured DC function in vitro and in vivo, lymphocyte proliferation assay has been utilized. In this study, especially newly characterized surface markers like TLRs will be tested on the cultured therapeutic DCs to examine the possibility as an DC qualification parameter. Data obtained in this project will provide the good information for the therapeutic DC standardization.

국문 초록 (Abstract)

화학 요법제를 이용한 항암 치료의 가장 큰 문제점인 치료의 비특이성을 극복하고, 보다 효과 적인 항암 치료법을 개발하고자하는 노력은 암 세포에 특이 적으로 반응 하는 전신성 면역능을 유도 하는데 필수 요소인 수지상세포 (Dendritic cells/DC)를 이용한 새로운 면역 세포 치료법 개발을 시 도하게 하였다. 즉, 강력한 항원 소개능을 가진 수지상세포를 체외 배양한 후 종양 특이 표식 인자 (tumor antigen)로 교육 시킨 후 재 주입하여 종양 특이 전신성 면역능 (예:CTL activity)을 유발/ 증진시켜, 원발성 및 전이암 치료의 가능성을 점검하려는 것이다. 그러나 우리나라를 비롯한 전 세계 에서 기초 연구와 함께 수 백개의 임상 연구가 진행 되고 있는 현재도 (치료용) 수지상 세포 연구의 많은 부분이 계속되는 연구를 필요로 하는 것이 사실이다. 사용되는 수지상 세포의 종류 (CD34+-derived DC, blood-DC, Flt3-induced DC, whole blood-induced DC) 및 DC eudcation methods (tumor lysates, whole tumor, peptide, RNA etc.), injection schedule, route등의 표준화가 이루어지지 않고있다. 즉 수지상 세포의 배양법, 종양 항원의 source 및 수지상 세포로의 주입 방법, 치료를 위한 schedule 및 route등의 최적 조건의 형성이 안 되어있다. 따라서 세포 면역 치료법을 환자에 사용하기위한 품질의 평가 기준도 확립되기 어려운 상황이다. 실제로 세 포 치료법이 임상에 응용되기 위해서는 만들어지는 세포 치료제가 안전하고, 안정되게 동일한 품질을 가지고 의약품으로서 역가를 나타 낼 수있는지 등을 평가 할 수 있는 시험법을 확립 되어야하고 이를 위한 기초자료를 제공 할 수 있는 연구가 반드시 선행 되어야 할 것으로 사료된다. 지금까지 본 연구진은 수지상 세포 배양에서 in vitro 특성 규명 및 in vivo 효능 효과 검증을 위한 parameter제공을 위한 실험들을 진행 하였고 고무적인 결과들을 도출하였다. 배양된 DC가 분 비하는 IL-10/IL-12의 양이 in vitro 및 in vivo의 DC 항암 면역 기능유도와 상관관계가 있는 것 으로 관찰되었다. IL-12 분비 세포의 in vivo 항암 효과가 IL-10분비 세포에 비해 우수한 것이 확 인되었고, in vivo 면역 기능 예측 인자로 IFN-r를 측정한 것과 상관관계를 나타내었다. 3차년도인 올해 계획된 대로 IL-10 또는 IL-12를 특이적으로 분비하는 DC의 항암 및 면역 유도 효과를 동물 모델 검증하였고 또한 사람 수지상 세포 배양 및 in vitro 특성 규명에 관한 실험을 진행하였다. 동물 발암 모델에서 in vivo 항암 효과를 보기 위해 DC의 IL-12분비가 중요함을 확인 하였고, 암의 종류 에 따라 수지상 세포의 치료 효과가 다르며, lysate의 DC에 대한 작용도 다른 것을 확인하였다. 사람 DC의 경우 CD83의 유용성을 확인 할 수있었다. 그러나, 사람과 mouse의 DC subset 및 기능에 차 이가 나는 것을 반드시 고려하여야하며, 따라서 동물에서 얻어지는 in vitro phenotyping, cytokine production등의 결과를 clinical trial에서 parameter로 직접 사용 할 수 없는 것이 확인 되었다. 본 연구에서는 특히 치료용 배양 세포의 새로 발견되고 그 중요성이 알려 지기 시작한 표면 항원들의 변 화를 통해 품질 평가 기준으로 사용 가능한 인자들을 발견 하려고 하였고 in vivo 실험을 통해 효능 평가 면역 시험법 확인을 병행하였다. 고무적인 결과들을 얻었고 이를 세포 치료제 품질 평가 기준 마련을 위한 기초 자료로 활용 될 수 있을 것으로 생각한다.