성균관대학교(총장 유지범)는 기계공학과 박성수 교수 연구팀이 연세대학교 기계공학과 주철민 교수 연구팀과 함께, 차세대 면역항암제인 CAR-T 세포 치료 효과를 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다고 29일 밝혔다.

이번 연구는 CAR-T 세포가 암세포를 얼마나 잘 죽이는지 몸을 해치지 않고 비침습적으로, 그리고 실시간으로 확인할 수 있는 영상 분석 기술을 만든 것이 핵심이다. 이 기술은 향후 항암제 개발과 효과 평가에 새로운 기준이 될 것으로 기대된다.

▲(왼쪽부터) 교신저자 성균관대 박성수 교수, 연세대 주철민 교수,

    성균관대 한석규 박사, 연세대 김인경 박사과정 학생연구원

CAR-T 치료는 환자의 면역세포를 변형해 암세포를 직접 공격하도록 만든 치료법이다. 특히 혈액암에서 뛰어난 효과를 보였지만, 고형암에서는 암세포에 접근하기 어렵고, 치료 효과를 정확히 확인할 수 있는 방법도 부족해 개발이 쉽지 않았다.

 기존에는 세포에 형광 물질을 넣거나 조직을 파괴해야만 치료 효과를 알 수 있었지만, 이번 기술은 형광 없이, 세포를 살린 채로, 암세포가 죽어가는 과정을 영상으로 확인할 수 있게 했다.

 연구팀은 안과 질환 진단에 쓰이는 '광간섭단층영상(OCT)'을 응용해, 암세포 내부에서 빛이 얼마나 흡수되고 흩어지는지를 동시에 정밀 측정할 수 있는 새로운 영상 분석 알고리즘을 개발했다.

 이를 바탕으로 유방암 세포로 만든 3차원 종양 모델에서 기존 항암제와 CAR-T 치료를 비교한 결과, CAR-T 세포가 단 12시간 만에 암세포를 두 배 이상 빠르게 죽이는 효과를 보였으며, 암세포가 바깥에서 안쪽으로 물결처럼 순차적으로 사라지는 독특한 현상도 관찰됐다.

연구에 참여한 한석규 박사(성균관대/하버드의대)는 “이번 연구는 CAR-T 치료제가 암세포를 어떻게 공격하고 얼마나 효과적인지를 빠르고 정확하게 분석할 수 있는 원천 기술”이라며, “앞으로 신약 개발에 중요한 기준이 될 수 있다”고 설명했다. 김인경 연구원(연세대 박사과정 수료)도 “이 기술은 암뿐 아니라 다른 질병 진단에도 응용할 수 있어 의료 현장에서 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.

 이번 연구는 한국연구재단, 성균관대학교 글로벌 연구 플랫폼, 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 국제학술지 Theranostics 2025년 8월호에 게재되었다.

▲ 항암제나 CAR-T 세포 처리 후 고형암에서 발생하는 세포 사멸 과정을, OCT 기반 이중 매개변수 분석(감쇠계수·후방산란계수)으로 정량화하는 기술 개념도

▲ HER2 유방종양에 HER-2 CAR-T 처리 시 감쇠계수/후방산란계수 정량화