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국내 연구팀, 암세포만 제거하는 ‘표적치료’ 새 약물 개발

세계일보 기사제공: 2022-11-17 14:35:56

UNIST 화학과 유자형 교수 연구팀 “산성도에 의해 활성 조절”
“약산성 환경서 활성화…암세포 ‘리소좀’ 파괴해 세포 사멸 유도”

pH 감응형 펩타이드의 세포 내 작용 원리. 울산과학기술원(UNIST) 제공

암세포만 제거하는 ‘표적 치료’에 쓰일 새 약물이 국내 연구팀에 의해 개발됐다.

이 약물은 암세포 내 ‘리소좀(lysosome)’을 표적으로 삼아 파괴하면서 암세포 사멸을 유도한다는 게 연구팀의 설명이다.

17일 울산과학기술원(UNIST)에 따르면 화학과 유자형 교수 연구팀은 ‘산성도(pH)에 의해 활성을 조절할 수 있는 약물’을 개발해 암을 치료하는 전략을 발표했다.

이 약물은 세포 내 소기관인 리소좀의 산성도에 반응해 구조를 바꾸고 파괴한다.

리소좀은 단백질 분해 효소가 들어 있는 세포 내 작은 주머니로, 일반적으로 오래 지나서 못 쓰게 된 세포 소기관을 파괴하거나 외부에서 들어온 바이러스와 박테리아 같은 물질을 처리한다.

리소좀은 정상 세포나 암세포에 모두 존재하기 때문에 암세포만 골라 침투하는 방법을 개발해 부작용을 최소화했다고 연구팀은 설명했다.

'미국화학회 골드지' 속표지 모습. 울산과학기술원(UNIST) 제공

새 약물인 ‘pH 감응형 펩타이드’는 중성(pH 7.4)에서 약하게 결합하고, 표면에 음전하를 띠는 형태로 존재한다.
이때는 비활성 상태여서 세포에 영향을 줄 수 없다.

반면 이 약물이 약산성(pH 4.5) 환경에 놓이게 되면 결합이 강해지고, 표면에 양전하를 띠면서 활성화된다.
세포막을 파괴할 수 있는 능력이 생기는 것이다.

연구팀은 새 약물이 암세포만 잘 골라낼 수 있도록 암세포 세포막에서만 많이 발현하는 ‘탄산탈수효소(CAIX)’를 길잡이로 이용했다.
약물에 이 효소를 알아채는 분자를 붙였다.

이 효소를 길잡이 삼은 약물은 암세포를 찾아내고, 약물의 양이 증가해 자기조립(self-assembly)을 이루면서 거대조립체가 된다.

제1저자인 김도현 UNIST 화학과 석·박사통합과정 연구원은 “암세포에서만 과발현된 효소를 표적으로 삼으면 약물은 암세포만 골라서 침투하게 된다”며 “거대조립체가 된 약물은 세포막을 뚫고 암세포로 들어가 리소좀에 쌓인다”고 설명했다.

이번 연구를 수행한 박가은 연구원(왼쪽부터), 김도현 연구원, 유자형 교수, 김상필 연구원. 울산과학기술원(UNIST) 제공

거대조립체가 된 약물은 세포막을 뚫고 암세포로 들어가 리소좀에 쌓이고, 리소좀 막을 파괴하면서 암세포도 사멸로 이끌게 된다.

리소좀은 세포 활성을 위해 약산성으로 유지되는데, 거대조립체가 된 약물이 활성화되기 좋다.

유자형 교수는 “이번 연구를 통해 리소좀에 축적된 거대조립체가 활성화되면서 리소좀 막을 붕괴하고 세포 사멸을 유발하는 부분을 증명했다”며 “산성도에 의해 활성도가 조절되는 약물은 암세포 리소좀에만 선택적으로 축적돼 암세포만 제거하는 효과적인 항암 전략이 될 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 미국화학회에서 발행하는 국제 학술지 ‘미국화학회 골드지’(JACS Au) 속표지 논문으로 선정돼 출판됐다.
이승구 온라인 뉴스 기자 lee_owl@segye.com

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