다양한 암세포, 인공 표적 기술로 한 번에 잡는다

– 신개념 암세포 인공 표적화 기술개발로 기존 암 치료법의 한계 극복
– 향후 암 표적치료제 개발 분야 연구에 활용 기대

종양 내 암세포의 이질성*은 항암치료 및 표적항암치료에 대한 저항성 및 재발 기전을 이해하고 성공적인 항암치료 및 표적항암치료 기술개발을 위한 매우 중요한 개념으로 주목받고 있다. 최근 국내 연구진이 이질성을 갖는 암세포를 효과적으로 찾아낼 수 있는 신(新)개념의 암세포 인공 표적 기술 개발에 성공했다. 이 기술은 암세포의 유전학적 다양성에 의해 나타나는 이질성 극복을 목적으로 특수한 나노입자를 암 조직에 전달하여 암세포가 인공 수용체를 발현하도록 하고 이를 인위적으로 표적할 수 있도록 하는 기술이다.
*이질성(heterogeniety) : 종양 내 서로 다른 특성을 지닌 암 세포들이 함께 존재하는 현상. 동일 종양 내 서로 다른 특성을 지닌 암 세포가 존재하는 경우 종양 내 이질성 (Intra-heterogeniety), 같은 암 종의 환자 개개인간의 암 세포의 다른 특성을 개체간 이질성(Inter-heterogeniety)이라 한다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 테라그노시스연구단 김광명 박사팀은 거대한 분자 화합물(덴드리머) 기반으로 특수한 전달체(비천연 당전구체)를 제작하여 당대사공학 및 생물직교성 무동 클릭화학**을 이용한 이질성을 갖는 암 세포를 표적하는 신개념의 암 세포 인공 표적 기술 개발에 성공했다. 연구진은 화학적 표지가 가능한 수용체를 세포 표면에 도입하여 특이적으로 연결하는 결합 반응을 통해 이질성을 갖는 암 세포의 인공 표적을 가능하도록 했다. 이에 암세포의 이질성에 의한 항암치료 저항성을 극복 가능케 하여, 향후 암 치료제 개발 분야에 활용될 전망이라고 밝혔다.
**당대사공학(metabolic glycoengineering) : 인공 당과 당단백질 합성과정을 이용한 세포 표면에 화학적 표지가 가능한 수용체를 도입할 수 있는 기술
생물직교성 무동 클릭화학(Bioorthogonal copper-free click chemistry) : 구리촉매 없이 두 분자의 반응기간의 상호작용을 통해 두 분자를 특이적으로 연결하는 결합 반응

KIST 김광명 박사팀은 생체 내 암 조직에서 당대사공학을 통해 암 세포 표면에 인공수용체를 만들 수 있는 나노크기의 접합체(덴드리머-비천연당)를 제작했다. 그리고 인공수용체에 생물직교성 클릭화학을 통해 특이적으로 결합 가능한 형광체를 지닌 인공막(리포좀, liposome)을 이용하여 암의 인공 표적 효능을 관찰했다. 연구진이 개발한 비천연당 전달 기술은 높은 생체 적합성을 지니며, 이질성을 갖는 암 세포를 균일하게 표적할 수 있는 특징이 있다.

KIST 김광명 박사는 “본 연구에서 개발한 이질성을 갖는 암 세포 인공 표적 기술을 이용해 최적화된 약물전달이 가능하며, 향후 암 치료제 개발 분야 연구에 도움이 될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민)지원으로 KIST 기관고유사업으로 수행되었으며, 연구결과는 생체재료 분야의 국제학술지 ‘Biomaterials’ (IF:8.402, JCR 분야 상위 1%) 최신호(9월 18일)에 온라인으로 게재되었다.

* (논문명) Nano-sized metabolic precursors for heterogeneous tumor-targeting strategy using bioorthogonal click chemistry in vivo
– (공동 제1저자) 한국과학기술연구원 이상민 박사(현 원광대학교 약학대학 조교수)
– (교신저자) 한국과학기술연구원(KIST) 김광명 박사(과제 실무책임자),서울대학교 안철희 교수

 

 


<그림 1> 암 세포 인공 표적 기술의 모식도

 

 


<그림 2> 덴드리머 기반 비천연 당전구체 전달 모식도

 

 


<그림 3> 덴드리머 기반 비천연 당전구체를 이용한 다양한 암 세포의 표지 효능평가

 

 


<그림 4> 덴드리머 기반 비천연 당전구체를 이용한 암 조직 표지 효능 평가