Downregulation of HNRNPA1 induced neoantigen generation via regulating alternative splicing - 논문 리뷰

최근 종양 면역치료의 핵심 타겟으로 주목받고 있는 '네오안티젠(neoantigen)' 생성 메커니즘을 밝힌 흥미로운 연구가 발표되었다. 본 논문에서는 RNA 스플라이싱 조절 인자인 HNRNPA1의 발현을 억제함으로써 종양세포에서 비정상적인 대체 스플라이싱(alternative splicing)을 유도하고, 이를 통해 새로운 네오안티젠을 생성하여 항종양 면역반응을 유도할 수 있음을 밝히고 있다. 다양한 암종에서 HNRNPA1의 발현이 면역억제성 종양미세환경(TIME)과 밀접하게 연관되어 있으며, 이를 타겟으로 할 경우 T 세포 침투 증가 및 종양 성장을 억제하는 효과까지 확인되었다. 이 연구는 대체 스플라이싱 조절을 통한 맞춤형 면역치료 전략에 있어 중요한 기전을 제시하고 있으며, 향후 항암면역치료에서의 활용 가능성을 시사한다.

연구 배경 및 중요성

면역관문억제제, 수지상세포 백신, CAR-T 등 다양한 면역치료 전략이 암 치료 패러다임을 바꾸고 있지만, 여전히 반응률이 낮고 치료 저항성이 존재하는 것이 현실이다. 이에 따라 고유의 종양 특이 항원을 활용하는 '네오안티젠 기반 면역치료'가 주목받고 있다. 특히 RNA 스플라이싱 이상으로부터 유래하는 네오안티젠은 기존 유전체 돌연변이 기반 항원보다 예측 가능성이 높고, 개인 맞춤형 접근이 가능하다는 점에서 큰 장점이 있다. HNRNPA1은 다양한 암종에서 과발현되는 대표적인 RNA 스플라이싱 인자로서, 종양 진행 및 면역억제에 관여하는 것으로 알려져 왔다. 하지만 HNRNPA1이 네오안티젠 생성에 어떤 기여를 하는지는 명확히 밝혀지지 않았다.

연구 목적 및 배경

본 연구의 목적은 HNRNPA1의 발현 억제가 종양세포 내 대체 스플라이싱 변화를 유도하고, 이로 인해 새로운 네오안티젠이 생성되며, 이들이 항종양 면역반응을 유도하는지를 확인하는 것이다. 이를 통해 HNRNPA1을 새로운 면역치료 타겟으로 활용할 가능성을 탐색하고자 한다.

연구 방법

• TCGA, TARGET, GTEx 등 공공 데이터베이스를 통한 HNRNPA1 발현 분석
• HNRNPA1 억제 세포주(SKOV3 등)에서 RNA 시퀀싱 수행
• rMATS를 이용한 대체 스플라이싱 분석
• JCAST 및 IEDB를 활용한 네오안티젠 예측
• IFN-γ ELISpot을 통한 면역원성 검증
• 생쥐 종양 모델에서 T 세포 침윤 및 종양 억제 효과 평가

연구는 전사체 시퀀싱 및 면역세포 분석을 바탕으로 HNRNPA1 억제가 종양세포의 스플라이싱 변화를 유도함을 보여주었고, 스플라이싱으로 생성된 이질적인 펩타이드를 통해 실제로 네오안티젠이 생성되며 이들이 T 세포 반응을 유도할 수 있음을 실험적으로 입증하였다.

주요 발견 및 결과

HNRNPA1은 다수의 암종에서 고발현되며, 면역억제세포 증가 및 MHC 분자의 발현 억제와 연관되어 있었다. HNRNPA1 억제를 통해 종양세포에서 수천 개의 대체 스플라이싱 이벤트가 발생하였고, 이 중 상당수가 MHC I에 결합 가능한 새로운 네오안티젠을 생성하였다. 이들 중 일부는 IFN-γ ELISpot을 통해 실제 면역원성을 가짐이 확인되었으며, 생체 실험에서는 CD8+ T 세포 침윤 증가 및 종양 성장이 억제되었다.

실험 결과 요약

분석 항목	주요 결과
HNRNPA1 발현	22개 암종에서 고발현
대체 스플라이싱 이벤트	SKOV3에서 총 4408건 확인
예측된 네오안티젠	HLA-A*02:01 296개, HLA-A*03:01 413개
ELISpot 양성 반응	19개 중 11개 (약 58%)
종양 생체 실험	HNRNPA1 억제군에서 종양 성장 억제 및 CD8+ T 세포 침윤 증가

표에서 보듯이, 다양한 측면에서 HNRNPA1 억제가 면역반응 유도에 긍정적인 영향을 미친다는 점이 수치적으로 입증되었다.

한계점 및 향후 연구 방향

본 연구는 공공 데이터셋 분석에 의존한 부분이 있어 암 조직 내 이질성이나 외부 요인의 영향을 완전히 배제하기 어렵다. 또한 네오안티젠의 면역원성 검증은 IFN-γ ELISpot에 한정되어 있어, T 세포 증식, 사이토카인 방출, TCR 특이성 분석 등 보다 다양한 면역 기능 평가가 필요하다. 더불어 다양한 HLA 타입을 고려한 네오안티젠 생성 가능성도 향후 확장 연구가 요구된다.

결론

HNRNPA1은 다양한 종양에서 고발현되며 면역억제 환경 조성에 기여하는 인자임이 확인되었다. 해당 인자를 억제할 경우, 종양세포 내 대체 스플라이싱이 유도되어 네오안티젠이 생성되며, 이들 중 일부는 실제로 면역반응을 유도함으로써 종양 성장을 억제할 수 있었다. 따라서 HNRNPA1은 새로운 면역치료 타겟으로써 유망한 후보가 될 수 있다.

개인적인 생각

본 연구는 단순한 바이오인포매틱스 분석을 넘어, 실제 기능 검증까지 체계적으로 수행했다는 점에서 매우 인상적이었다. 특히 스플라이싱 조절 인자가 네오안티젠 생성을 통해 면역반응에 영향을 미친다는 개념은 기존의 '유전자 돌연변이' 중심의 항원 생성 모델을 확장시키는 매우 중요한 발견이다. 향후 HNRNPA1을 억제하는 저분자 화합물 또는 siRNA 기반 치료제가 개발된다면, PD-1/PD-L1 억제제와의 병용 치료로 높은 상승 효과를 기대할 수 있다. 다만 환자마다 서로 다른 스플라이싱 이벤트가 나타날 수 있다는 점에서, 개인 맞춤형 접근의 중요성도 재차 확인되었다. 임상으로의 전환을 위해 추가적인 면역독성 검증, T 세포 특이성 분석, 병용 전략 수립 등의 연구가 필요하겠지만, 이 연구가 제시한 기초적 기전은 차세대 종양 면역치료 전략의 새로운 방향성을 제시하고 있다고 본다.

자주 묻는 질문(QnA)

• Q1: HNRNPA1은 어떤 역할을 하나요?
  HNRNPA1은 RNA 스플라이싱을 조절하는 단백질로, 특정 엑손의 포함 여부를 결정하여 다양한 전사체를 생성합니다.
• Q2: 네오안티젠이란 무엇인가요?
  네오안티젠은 암세포에만 존재하는 새로운 항원으로, 면역 시스템이 이를 외부 항원으로 인식하여 공격합니다.
• Q3: ELISpot 실험은 무엇을 확인하나요?
  특정 항원에 대한 T 세포의 반응성을 IFN-γ 분비로 확인하는 면역 기능 평가 실험입니다.
• Q4: 스플라이싱 인자를 타겟으로 하는 이유는?
  스플라이싱 인자를 조절하면 비정상 전사체가 생성되며, 이는 면역반응을 유도할 수 있는 네오안티젠으로 이어질 수 있기 때문입니다.
• Q5: HNRNPA1 억제는 다른 암에도 적용될 수 있나요?
  논문에서 다양한 암종을 분석한 결과, HNRNPA1은 여러 암에서 고발현되므로 적용 가능성이 높습니다.
• Q6: 임상 적용까지 얼마나 걸릴까요?
  기초 연구에서 임상 단계로 가기 위해선 추가적인 독성 검증과 안전성 평가가 필요하며, 수년이 소요될 수 있습니다.

용어 설명

• Alternative Splicing: 하나의 유전자에서 다양한 mRNA를 만들어내는 메커니즘으로, 엑손 포함 여부로 결정됩니다.
• Neoantigen: 정상 세포에는 없고 암세포에만 존재하는 새로운 항원으로 면역세포의 공격 타겟이 됩니다.
• ELISpot: T세포 반응성을 측정하는 면역 실험으로, 특정 항원 자극 후 분비되는 IFN-γ를 계수합니다.
• HNRNPA1: RNA 전사체의 스플라이싱과 안정성에 관여하는 단백질로, 다양한 암종에서 고발현됩니다.
• SE (Skipped Exon): 특정 엑손이 제외된 형태의 대체 스플라이싱 패턴입니다.
• DEG (Differentially Expressed Gene): 유전자 발현 차이가 통계적으로 유의하게 나타나는 유전자입니다.
• TCGA: 미국 국립암연구소에서 제공하는 종양 유전체 데이터베이스입니다.
• MHC: 면역세포가 항원을 인식할 수 있도록 제시하는 단백질 복합체입니다.
• IPS (Immunophenoscore): 종양의 면역원성을 정량화한 점수로, 면역치료 반응 예측에 사용됩니다.
• PBMC: 말초혈액에서 분리한 단핵세포로 면역 실험에 자주 사용됩니다.