▲ 고려대 화학과 김종승 교수
국내 연구진이 암세포만 공격하도록 유도하는 저분자화합물을 개발했다.
고려대 화학과 김종승 교수팀은 23일 암세포를 찾아가는 기능의 바이오틴과 대장암 치료제(5-FU), DNA와 결합하는 형광물질 브롬화에티듐(EtBr)을 하나로 결합시킨 표적형 암치료제 ‘세라노스틱7’(Theranostic 7)을 개발했다고 미래창조과학부가 밝혔다.
정상세포에 비해 과산화수소 농도가 10배 가량 높은 암세포의 특성을 이용해 과산화수소가 많이 만들어지는 암세포의 미토콘드리아를 공격, 세포사멸을 유도하는 원리다.
세라노스틱7은 정상세포가 아닌 암세포만 공격하도록 유도하는 저분자 화합물로 기존 항암제를 보완해 항암효과를 개선하고 부작용을 최소화하는 데 기여할 것으로 기대되고 있다.
연구팀은 사람의 암세포를 피부 아래에 접종해 만든 암모델 생쥐에 세라노스틱7을 14주간 투여했다.
그 결과 치료제를 투여하지 않았거나 항암제 5-FU만 투여한 대조군보다 암 조직이 눈에 띄게 사멸한 것을 확인했다. 5-FU는 1950년대 개발된 대장암 치료제로 세포 내 DNA 합성을 저해하거나 RNA 기능 장애를 유발해 암세포를 사멸시키지만 암세포의 약물저항성으로 단독으로는 치료효과가 10~15%에 불과하다.
항암제가 암세포 외에 정상세포까지 영향을 미치는 경우 탈모나 구토, 어지러움, 급격한 체중감소 같은 부작용이 있었다. 이 때문에 암세포만 표적으로 사멸시켜 항암효과를 향상시키는 연구가 진행 중이다.
▲ 암세포 미토콘드리아 표적 항암제 ‘세라노스틱7’ 작용 과정 … 세라노스틱7에는 암세포 미토콘드리아를 공격하는 대장암 치료제 5-FU 두 분자와 형광 모니터링 분자 브롬화에티듐(EtBr), 암세포를 찾아가는 표적물질 바이오틴이 결합돼 있다. 세라노스틱7을 사람 암세포를 피부 아래에 접종해 만든 암모델 생쥐에 14주간 투여한 결과 대조군보다 암이 효과적으로 치유된 것으로 나타났다.
김 교수는 “이번 연구 결과로 기존의 낮은 항암효과를 나타내는 약물을 다분자로 결합시켜 항암효과를 극대화시킬 수 있게 됐다”며 “암세포의 미토콘드리아를 선택적으로 공격해 사멸시키는 과정을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 만큼 항암 효과 개선 및 부작용 극복에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.
김 교수는 “세라노스틱7에 결합된 항암제를 다른 암치료제로 바꾸면 다른 암에도 치료 효과를 얻을 수 있다”며 “세라노스틱7에 대한 특허를 출원했고 향후 제약업체와 신약 개발을 추진할 계획”이라고 밝혔다.
1. JACS:Journal of the American Chemical Society
○ 미국화학회가 발행하는 화학분야 국제학술지
2. 암세포의 약물저항성(drug resistance)
○ 초기 암치료 과정 중 많은 항암제의 약물효과가 현저히 저하되는 현상이 발생하는데 이는 암세포가 약물에 노출되면 암세포 내로 약물이 흡수되었다가 항암효과가 나타나기 전에 다시 세포 밖으로 효율적으로 배출하여 세포의 사멸을 막기 때문이다.
3. 세라노스틱
○ 세라피(therapy, 치료)와 다이그노스(diagnose, 진단)의 합성어로 질병의 치료와 진단을 동시에 하는 화합물
4. 미토콘드리아(mitochondria)의 ROS(Reactive oxygen species, 활성산소)
○ 세포 소기관 중 에너지 합성공장인 미토콘드리아에서 에너지 대사 과정 중에 만들어지는 화학반응이 활발한 산소 분자를 함유한 물질들로 이들은 세포의 산화를 유도하여 세포의 노화, 사멸 및 암세포로의 변이를 유도하는 것으로 알려져 있다.
○ 일반적으로 생리학적으로 활발한 대사를 하는 암세포의 미토콘드리아나 세포질 내에는 이러한 활성산소의 농도가 정상세포보다 높은 것으로 알려져 있다. 본 연구진이 합성한 세라노스틱 물질은 암세포 내의 고농도 활성산소와 결합하여 항암제인 5-FU 두 분자를 방출하는 저분자화합물질이다.
5. 누드 마우스 지노그래프트(nude mouse xenograft, 생쥐 이종이식 암모델)
○ 본 논문에서 합성한 세라노스틱 물질(7)의 항암효과 및 기작 연구와 실시간 암세포 사멸을 형광으로 관찰하기 위해 인간의 암세포를 피하주사로 접종하여 암조직을 인위적으로 유발한 누드 생쥐 모델
6. EtBr(ethidium bromide)
○ DNA나 RNA는 특정영역을 증폭하여도 워낙 작아서 육안으로 확인이 어렵기 때문에 에티디움 브로마이드로 염색하여 관찰. UV 등을 비추면 빛을 발하는 형광성화합물로 DNA의 이중 나선구조에 끼어들어 DNA의 존재와 위치를 시각적으로 확인할 수 있게 해줌
