In vivo CAR-T의 임상 검증: 작동 원리와 전임상 평가 과제
in vivo CAR-T 임상 검증이 본격화되는 배경
in vivo 키메라 항원 수용체(CAR) 치료제 개발은 빠르게 가속화되고 있습니다. 2025년이 in vivo CAR-T가 전략적 인수 대상으로 부상한 해였다면, 2026년은 의미 있는 임상 검증이 본격적으로 시작된 해로 볼 수 있습니다.
2025년에는 AstraZeneca의 EsoBiotec 인수, AbbVie의 Capstan Therapeutics 인수, Kite의 Interius BioTherapeutics 인수 추진, Bristol Myers Squibb의 Orbital Therapeutics 인수 발표가 이어졌습니다. 이러한 거래를 통해 글로벌 제약사는 환자 체내에서 CAR 발현 면역세포를 직접 생성하기 위한 타겟 렌티바이러스 벡터, 지질 나노입자(LNP), mRNA 및 circular RNA 기술에 접근하게 되었습니다.
그림 1. 대형 제약사의 인수와 초기 임상 데이터는 in vivo CAR 기술의 개발과 전략적 가치를 가속화하고 있습니다.
2026년에는 과학적 근거도 강화되었습니다. EsoBiotec의 BCMA 타겟 ESO-T01 1상 연구는 재발성 또는 불응성 다발골수종 환자에서 백혈구 성분채집, 체외 세포 제조, 림프구 제거 화학요법 없이 기능성 CAR-T 세포를 환자 체내에서 생성할 수 있음을 peer-reviewed 근거로 제시했습니다. 투여된 5명 중 4명이 반응을 보였고, 이 중 3명은 stringent complete response를 보였습니다. 다만 임상적으로 중요한 이상반응과 cytokine release syndrome(CRS)도 보고되어 신중한 안전성 평가의 필요성이 강조되었습니다.
이후 Kelonia의 KLN-1010 프로그램에서도 더 큰 다발골수종 코호트에서 초기 반응이 보고되며 내인성 T 세포를 체내에서 직접 프로그래밍하는 접근법의 생물학적 가능성을 뒷받침했습니다. Lilly가 Kelonia를 최대 70억 달러, 그중 32.5억 달러를 선급금으로 인수하겠다고 발표한 사례는 신뢰할 수 있는 인간 임상 데이터가 in vivo 세포 엔지니어링 플랫폼의 전략적 가치를 얼마나 빠르게 변화시킬 수 있는지를 보여줍니다.
in vivo CAR-T 개요: 환자 몸을 제조 시설로 활용하는 접근법
기존 CAR-T 세포 치료는 백혈구 성분채집, 중앙화된 세포 증식 및 품질관리, 환자별로 달라지는 생산 일정이 필요하여 치료 시작까지 수 주가 걸릴 수 있습니다.
반면 in vivo CAR-T는 타겟 렌티바이러스 벡터, LNP, circular RNA와 같은 전달 시스템을 이용해 유전 정보를 환자 체내에 직접 전달합니다. 환자 자신의 몸을 세포 제조 시설로 활용하여 내인성 면역세포가 CAR를 발현하도록 재프로그래밍하고, CD19 또는 BCMA와 같은 타겟 세포를 인식하고 제거하도록 만드는 것이 기존 접근법과의 핵심 차이입니다.
그림 2. ex vivo CAR-T는 환자 T 세포를 체외에서 엔지니어링하는 반면, in vivo CAR-T는 환자 체내 면역세포에 유전 정보를 직접 전달합니다. [8]
표준 모델만으로는 충분하지 않은 전임상 병목
in vivo CAR 치료제가 임상으로 진입함에 따라 개발자는 파이프라인 전체에 영향을 줄 수 있는 핵심 질문에 직면합니다. 의도한 면역세포 subset만 얼마나 선택적으로 transduction 되는가, off-target 유전자 도입 위험은 어느 정도인가, CRS와 신경독성을 얼마나 정확히 예측할 수 있는가가 중요한 평가 항목입니다.
이러한 질문은 표준 면역결핍 종양 모델만으로는 충분히 답하기 어렵습니다. in vivo CAR 개발은 전달체, 인간 면역세포 subset, 주변 조직 미세환경의 복잡한 상호작용에 의존합니다. 수용체 발현과 벡터 tropism에는 종 차이가 크기 때문에, 기존 murine 면역계는 인간 면역세포를 타겟으로 설계된 전달 기술을 평가하기에 근본적인 한계가 있습니다.
HSC 인간화 마우스로 중개 연구 간극을 연결
in vivo CAR 치료제의 의미 있는 전임상 평가를 위해서는 기능적이고 다계통의 인간 면역계를 재현하면서 치료 활성, 세포 약리, 조직 분포, 잠재적 안전성 위험을 동일한 생물학적 맥락에서 평가할 수 있는 모델이 필요합니다.
Cyagen의 강화된 HSC 인간화 마우스 플랫폼에는 huHSC-NKG-ProF 마우스가 포함됩니다. 이 모델은 인간 CD34 양성 조혈줄기세포의 생착을 통해 제작되며, 인간 T 세포, B 세포, NK 세포, 단핵구, 대식세포, 수지상세포 및 기타 골수계 세포군의 발달을 지원합니다. 따라서 면역세포 transduction, CAR 발현, 타겟 세포 제거, CAR-T 세포 증식과 지속성, 조직 분포, 면역 표현형, 벡터 tropism을 더 폭넓은 인간 면역 환경에서 평가할 수 있습니다.
huHSC-NKG-ProF 플랫폼을 활용한 탐색적 평가
huHSC-NKG-ProF 플랫폼의 중개 연구 활용성은 탐색적 in vivo CAR 연구에서 확인되었습니다. 이 연구에서는 치료 전 인간 면역세포 생착을 확인하고 42일 관찰 기간 동안 모니터링했습니다. 벡터 투여 후 말초혈액을 매주 채취했으며, 실험 종료 시점에는 비장과 골수를 분석했습니다. 인간 면역세포 생착은 연구 기간 내내 검출되어, 확립된 인간 조혈 배경에서 치료 관련 약력학 변화를 평가할 수 있었습니다.
in vivo CAR 투여 후 처리군에서는 말초혈액 내 인간 CD19 양성 B 세포가 지속적으로 감소했습니다. 인간 백혈구 compartment 내 hCD19 양성 세포 비율과 순환 hCD19 양성 세포 절대 수는 Day 7부터 Day 42까지 대조군보다 낮았습니다. 이러한 감소는 인간 CD3 양성 T 세포의 상대적 비율 증가를 동반했으며, 이는 인간 면역세포 생착 전반의 손실이 아니라 타겟 B 세포군의 선택적 감소와 일치합니다.
그림 3. 말초혈액에서 in vivo CAR 매개 B 세포 제거 효능 평가.
B 세포 감소와 병행하여, 인간 CD3 양성 T 세포 compartment 내에서 CAR 양성 세포가 출현하고 말초혈액에서 동적으로 확장되었습니다. 순환 CAR-T 세포의 빈도와 절대 수는 치료 후 증가했으며, 약 Day 14에 가장 높은 수준을 보인 뒤 이후 시점에서 감소했습니다. 이러한 시간적 양상은 모델이 in vivo에서 직접 생성된 CAR-T 세포의 생성 및 증식 kinetics를 포착할 수 있음을 보여줍니다.
그림 4. 말초혈액에서 in vivo 생성 CAR-T 세포의 동적 확장.
Day 42 종료 시점에서 CAR-T 세포는 비장과 골수 모두에서 검출되어 말초 순환을 넘어서는 분포와 지속성을 보였습니다. 인간 CD3 양성 T 세포 중 CAR 양성 세포 비율은 비장보다 골수에서 더 높았습니다. 또한 두 조직 모두에서 B 세포 감소가 관찰되었으나, 대부분의 동물 골수에서는 CD19 저발현 잔여 B 세포도 검출되었습니다. 이러한 결과는 말초혈액 분석만으로는 드러나기 어려운 조직 의존적 CAR-T 세포 분포와 타겟 세포 제거의 차이를 보여줍니다.
그림 5. 비장 및 골수에서 B 세포 제거와 in vivo 생성 CAR-T 세포 분포 평가.
CAR-T 세포의 양뿐 아니라 분화 상태도 분석할 수 있었습니다. CCR7 및 CD45RA 발현 분석에서 in vivo 생성 CAR-T 세포는 대조 T 세포와 비교해 effector-memory 및 terminal-effector 표현형으로 치우친 경향을 보였습니다. 이 패턴은 Day 14 말초혈액 확장 peak와 실험 종료 시점의 비장 및 골수에서 모두 확인되어, 순환과 조직 전반에서 CAR-T 세포 표현형 변화를 평가할 수 있음을 시사합니다.
그림 6. in vivo 생성 CAR-T 세포의 effector 및 memory 표현형.
또한 CAR-T 세포는 말초혈액, 비장, 골수에서 대조 T 세포보다 PD-1 양성 세포 비율이 더 높았습니다. PD-1 발현은 최근 활성화와 점진적 기능 소진 모두와 연관될 수 있으므로, 이 결과는 in vivo 치료 중 활성화 및 exhaustion 관련 CAR-T 세포 표현형을 평가할 수 있음을 보여줍니다.
그림 7. in vivo 생성 CAR-T 세포의 PD-1 발현.
CAR-T 세포 집단 내 CD4 양성 및 CD8 양성 구성비는 세포 표현형을 이해하는 추가 지표가 됩니다. 골수에서는 평가된 치료군의 CAR-T 세포가 대조 T 세포보다 CD8 양성 세포 비율이 더 높은 경향을 보였습니다. 이는 조직 내 CAR-T 세포 compartment가 전체 인간 T 세포 집단과 다른 CD4/CD8 분포를 가질 수 있음을 의미합니다.
그림 8. in vivo 생성 CAR-T 세포의 CD4 양성 및 CD8 양성 구성.
중요하게도 CAR 발현은 의도한 T 세포 집단에만 국한되지 않았습니다. 종료 시점에서 비장과 골수의 인간 단핵구 및 기타 hCD45 양성 CD3 음성 면역세포군에서도 CAR 양성 세포가 검출되었습니다. 이 기타 세포군은 표현형상 정의된 T 세포, B 세포, NK 세포, 단핵구를 제외한 집단입니다. 이러한 결과는 전신 투여 벡터가 비 T 세포 compartment에 off-target transduction을 일으킬 가능성을 시사하며, 전임상 in vivo CAR 연구에서 약력학적 효능과 함께 벡터 tropism을 평가해야 하는 이유를 보여줍니다.
그림 9. 잠재적 off-target CAR 발현의 유세포분석 평가.
in vivo CAR 개발에서 요구되는 평가 축
이러한 결과는 huHSC-NKG-ProF 플랫폼이 벡터 전달, 기능적 효능, 세포 표현형, 생체분포, 안전성 관련 결과를 하나의 모델 안에서 연결할 수 있음을 보여줍니다. 연구자는 어떤 인간 면역세포군이 CAR payload를 받는지, CAR-T 세포가 어떻게 증식·분화·지속·조직 분포하는지, 여러 해부학적 compartment에서 타겟 세포 제거가 어느 정도 발생하는지, 비 T 세포군에 의도하지 않은 도입이 생기는지를 통합적으로 확인할 수 있습니다.
2025년을 특징짓는 인수 흐름과 2026년의 초기 임상 결과는 in vivo CAR가 플랫폼 투자 단계에서 임상 검증 단계로 이동하고 있음을 보여줍니다. 이 분야가 더 넓은 임상 개발로 나아갈수록, 전달 선택성, 효능, 안전성 관련 반응을 사전에 평가할 수 있는 중개 연구용 인간화 면역계 모델의 중요성은 더욱 커질 것입니다.
in vivo CAR 연구를 위한 Cyagen HSC 인간화 NKG 마우스 모델은 면역계 인간화 마우스 모델 페이지에서 확인하실 수 있습니다. 또한 면역세포 타겟팅, CAR 발현, 생체분포, 지속성, 약력학적 활성 평가를 위한 전임상 연구는 세포 면역치료 CRO 서비스와 연계해 검토할 수 있습니다.
참고 문헌
- AbbVie. AbbVie to acquire Capstan Therapeutics, further strengthening commitment to transforming patient care in immunology. 2025 Jun 30.
- Gilead Sciences, Inc. Kite to acquire Interius BioTherapeutics to advance in vivo platform. 2025 Aug 21.
- AstraZeneca. AstraZeneca to acquire EsoBiotec. 2025 Mar 17.
- Bristol Myers Squibb. Bristol Myers Squibb strengthens and diversifies cell therapy portfolio with acquisition of Orbital Therapeutics. 2025 Oct 10.
- An N, Wang D, Zhang P, et al. In vivo generation of anti-BCMA CAR-T cells in relapsed or refractory multiple myeloma: a phase 1 study. Nat Med. 2026;32(4):1257-1266.
- Kelonia Therapeutics, Inc. Kelonia Therapeutics presents updated first-in-human data from Phase 1 inMMyCAR study of KLN-1010 in vivo BCMA CAR-T therapy at ASCO 2026.
- Eli Lilly and Company. Lilly to acquire Kelonia Therapeutics to advance in vivo CAR-T cell therapies. 2026 Apr 20.
- Xu J, Chen Z, Su L, Ren A, Mei H. In vivo CAR cell therapy: from bench to bedside. J Hematol Oncol. 2025;18(1):105.
Cyagen 연구 지원 플랫폼
원스톱 마우스 모델 검색 플랫폼: MouseAtlas
MouseAtlas는 KO 마우스부터 인간화 마우스까지, 유전자명이나 제품 모델명으로 검색할 수 있는 플랫폼입니다. 생체 마우스 여부와 정자 동결 보존 상태, 실시간 재고 현황, 검증 데이터, 상세 설명을 직관적으로 확인할 수 있으며 직접 주문도 가능합니다. 사내 제품 관리 시스템과 연동되어 최신 정보가 지속적으로 업데이트되고 있으며, 현재 39,000종 이상의 모델 마우스를 수록하고 있습니다. 연구자에게 매우 유용한 원스톱 솔루션입니다.
싸이아젠(Cyagen) Biosciences Inc.는 2006년에 의약품 개발 수탁연구기관 및 세포 관련 제품 제조기업으로 설립되었습니다. 현재 전 세계적으로 1,000명 이상의 직원이 근무하고 있습니다. 본사는 미국 캘리포니아 실리콘밸리에 있으며, 중국 쑤저우와 광저우에 생산 거점을 두고 있습니다. 2016년에는 일본 지사인 사이아젠 주식회사를 설립했습니다. 유전자 변형 동물모델 제작 분야의 선도 기업으로서 합리적인 가격대의 고품질 시약과 연구 도구를 제공하고 있습니다. 또한 마우스 모델 제공뿐 아니라 안과, 신경과학, 종양면역 등 다양한 분야에서 CRO 서비스도 제공하고 있습니다. 당사는 유전질환 연구를 지원하고 유전자치료제 개발을 촉진하는 것을 목표로 하고 있습니다.
자주 묻는 질문
in vivo CAR-T와 기존 ex vivo CAR-T의 차이는 무엇인가요?
기존 ex vivo CAR-T는 환자 T 세포를 체외에서 회수·가공·증식한 뒤 다시 투여합니다. 반면 in vivo CAR-T는 렌티바이러스 벡터, LNP, mRNA, circular RNA 등 전달 기술을 이용해 환자 체내의 면역세포에 CAR 발현 지시를 직접 전달합니다.
in vivo CAR-T 평가에서 일반 종양 모델만으로 충분하지 않은 이유는 무엇인가요?
in vivo CAR-T에서는 전달체, 인간 면역세포 subset, 조직 미세환경 사이의 상호작용이 중요합니다. 사람과 마우스는 수용체 발현과 벡터 tropism이 다르기 때문에, 기존 면역결핍 종양 모델만으로는 인간 면역세포에 대한 선택적 전달과 off-target 도입을 충분히 평가하기 어렵습니다.
HSC 인간화 마우스에서는 어떤 평가가 가능한가요?
인간 T 세포, B 세포, NK 세포, 단핵구, 대식세포, 수지상세포 등 다계통 인간 면역 환경을 바탕으로 CAR 발현, 타겟 세포 제거, CAR-T 세포의 증식과 지속성, 조직 분포, 면역 표현형, 벡터 tropism을 통합적으로 평가할 수 있습니다.
huHSC-NKG-ProF 모델의 탐색적 평가에서는 무엇이 확인되었나요?
in vivo CAR 투여 후 말초혈액에서 인간 CD19 양성 B 세포의 지속적인 감소가 관찰되었고, 인간 CD3 양성 T 세포 내에서 CAR 양성 세포가 출현하고 확장되었습니다. CAR-T 세포는 약 Day 14에 최고 수준을 보였으며 Day 42에는 비장과 골수에서도 검출되었습니다.
안전성 평가에서 중요한 관찰 항목은 무엇인가요?
의도한 T 세포 이외의 세포로의 CAR 도입, 단핵구 및 기타 hCD45 양성 CD3 음성 세포에서의 CAR 발현, PD-1 양성 세포 비율, CRS 및 신경독성과 관련될 수 있는 면역 표현형 변화 등이 중요합니다. 이러한 항목은 약물 효능 평가와 함께 확인되어야 합니다.
