[헬스코리아뉴스 / 박정식] 폐암을 유발하는 단백질을 잡아낼 수 있는 간섭RNA 나노 구조체가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 연구진은 간섭RNA 나노 구조체를 활용하면 폐암에 대한 유전자치료의 임상적용을 앞당길 수 있을 것이란 전망했다.
10일 한국연구재단에 따르면 울산대학교 의과대학 이창환 교수(서울아산병원)와 서울시립대 화학공학과 이종범 교수 연구팀은 폐암 발생과 증식에 관여하는 핵심 단백질(USE1)을 표적으로 하는 간섭RNA 나노 구조체를 디자인하고, 동물모델을 이용해 항암효과를 확인했다.
질병의 원인단백질이 생성되지 않도록 하는 유전자치료제는 원하는 단백질을 표적할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 특히 세대를 거쳐 보존되는 DNA 자체보다는 중간체인 RNA를 차단하는 방식이 안전성 측면에서 유리하기 때문에 RNA와 결합하는 짧은 RNA가닥을 이용한 RNA 간섭현상이 주목 받고 있다.
RNA는 생체고분자로 화학항암제에 비해 독성우려가 적다. 하지만 구조적으로 불안정해 체내에서 분해되기 쉬워 활용이 어렵다는 문제점을 가지고 있다.
이를 해결하고자 연구팀은 폐암유발단백질 USE1을 표적으로 하는 짧은 가닥 간섭 RNA를 디자인하고 이를 표적부위까지 도달할 수 있는 나노입자로 합성했다.
결과는 대성공이었다. 먼저 불안정한 RNA가 분해되지 않고 표적에 잘 도달하도록 복제효소를 이용해 간섭RNA 가닥을 대량으로 증폭하고, 이 가닥들이 엉기면서 자가조립되는 방식으로 나노구조체를 합성했다.
세포 내로 들어가기 용이한 크기와 세포 내에서 간섭RNA 방출에 유리하도록 넓은 표면적을 갖도록 제작됐다. 특히 세포 내에 존재하는 유전자절단효소를 이용해 RNA 가닥들이 선택적으로 방출될 수 있도록 설계했다.
반복되는 간섭RNA 사이사이에 서로 달라붙지 않고 버블형태로 존재하는 부위를 도입해 절단효소에 의한 방출효율을 높인 것이다.
실제 사람의 폐암조직이 이식된 쥐에 합성된 간섭RNA 기반 나노구조체를 투여한 결과 이식된 종양의 크기가 작아졌다.
연구팀은 “USE1이 만들어지지 않는 인간종양세포주(HeLa 및 A549)에서의 결과가 동물모델에서도 재현된 것”이라며 “이러한 간섭RNA의 항암효과가 무분별하게 분열하는 암세포의 분열정지와 세포사멸 유도에 따른 것임을 알아냈다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업 등의 지원으로 수행됐다. 연구성과는 국제학술지 ‘바이오머티리얼스(Biomaterials)’ 11월 22일자에 게재됐다.
아래는 연구팀과의 미니 인터뷰.
◇ 연구를 시작한 계기나 배경은?
2017년 울산대 의대 이창환 교수 연구실에서 폐암 형성에 중요한 역할을 하는 신규 표적 단백질(USE1)을 찾아내 폐암의 진행 및 전이를 효과적으로 조절할 수 있는 새로운 작용 메커니즘을 발견했다. 같은 해 이종범 교수 연구실에서는 기존 항암 유전자치료제의 한계점인 생체 내 불안정성, 높은 가격, 낮은 치료 효율을 극복하고 생체고분자인 RNA가닥의 자가조립을 이용한 생체친화적 항암 유전자 치료제를 개발했다.
두 연구실은 폐암 특이적 신규 표적단백질 USE1을 표적으로 해 RNA 기반 유전자 치료제를 합성한다면 폐암에 효과적일 것으로 기대하고 공동 연구를 시작했다.
◇ 이번 성과, 무엇이 다른가?
이번 연구는 폐암의 전이와 증식에 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀진 USE1 유전자를 표적으로 삼아 동물 모델 내 폐암 억제 효과를 확인한 연구다.
최근 각광받는 생체 친화적 RNA 기반 유전자 치료제의 결합을 통해 기존 유전자 치료제의 불안정성, 낮은 치료 효율, 높은 비용, 잠재적인 독성의 한계점을 극복하고 동물모델에서 탁월한 항암 효과를 나타냈다.
또한 폐암 조직 내 USE1의 효과적인 억제뿐만 아니라 이에 기인한 세포주기 정지, 세포 사멸의 작용 기전을 확인함으로써 폐암의 발병 및 발전 기전에 대한 이해를 도모했다.
◇ 실용화된다면 어떻게 활용될 수 있나?
폐암 유전자 치료의 임상적 적용과 효과적인 치료를 앞당기는 데에 큰 기여를 할 것으로 기대된다. 또한 전 세계적으로 새로운 종양 특이적 인자가 지속적으로 발견됨에 따라 다양한 종류의 암에 대해서 RNA 기반 유전자 치료제를 적용해 기존 유전자 치료제의 불안정성, 낮은 치료 효율, 높은 비용, 잠재적인 독성의 한계점을 극복하고 효과적인 항암 치료를 구현할 수 있을 것으로 기대된다.
