국내 암 사망률 1위 ‘폐암’… 진단·치료 동시에 하는 약물 개발

기초지원연·순천대, 폐암 추적과 치료 한 번에 가능한 ‘테라그노시스’ 치료제 개발

기초과학지원연구원(KBSI) 연구진은 폐암 진단과 치료를 동시에 하는 기술을 개발했다. 상단 오른쪽부터 이재혁 기초지원연 박사후연구원, 심현보 순천대 박사과정생, 문슬기 순천대 박사후연구원. 하단 오른쪽부터 이성수 KBSI 책임연구원, 김종진 순천대 교수, 장동조 순천대 교수./KBSI

2022년 국내 암 사망률 1위는 폐암이었다. 특히 폐암 중에서도 전이성 폐암은 5년 생존율이 11.5%에 그친다. 국내 연구진이 전이성 폐암을 억제할 새로운 방법을 제시했다. 암을 치료하면서 진단도 동시에 할 수 있어 효과적인 치료제 개발에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

이성수 한국기초과학지원연구원(KBSI) 광주센터 책임연구원 연구진은 국립순천대의 김종진 의생명과학과 교수, 장동조 약학과 교수 연구진과 함께 ‘헴 산소화효소 2(Heme oxygenase 2, HO2)’를 전이성 암의 바이오 마커이자 항암제의 표적으로 활용할 수 있다는 연구 결과를 발표했다고 7일 밝혔다. 바이오마커란 인체 내부의 변화를 알려주는 단백질이나 유전물질, 대사 물질 같은 생체 지표를 말한다. 생체물질 하나로 암 진단과 차료를 동시에 할 수 있다는 말이다.

HO2는 혈액에서 산소와 결합하는 ‘헴(Heme)’ 성분을 분해하는 효소다. 앞서 연구에서 이 효소는 세포 항상성 유지에 중요하고, 활성산소를 제거하는 과정에도 관여한다고 확인됐다. 종양 줄기세포의 추적과 치료를 위한 바이오 마커로도 보고된 바 있다.

순천대 연구진은 전이성 암에서 HO2 단백질의 발현이 증가하는 것을 확인했다. 이를 바탕으로 HO2에 특이적으로 결합하는 형광물질 ‘타이니어(Tumor-initiating cell near-infrared probe, TiNIR)’를 개발했다. 이 형광물질은 종양 줄기세포의 HO2 단백질에 결합해 기능을 억제했다. 세포 내 형광물질의 농도가 높아질수록 HO2가 더 억제되고, 결국 활성산소가 쌓여 세포가 사멸했다.

동시에 타이니어는 표적과 결합하면 근적외선 영역의 빛을 내 전이성 암을 추적하는 데 활용할 수 있었다. 진단과 치료를 동시에 시행하는 ‘테라그노시스(theragnosis)’ 기술인 셈이다. 테라그노시스는 치료를 뜻하는 테라피(Therapy)와 진단을 뜻하는 디아그노시스(Diagnosis)의 합성어다.

암 전이 억제제 타이니어(TiNIR)의 작동 메커니즘. 타이니어가 HO2의 발현을 저해하면 활성산소가 발생해 암세포의 세포 주기와 이동을 억제한다./KBSI

KBSI 연구진은 3차원 홀로토모그래피 기술을 활용해 타이니어의 치료 효과를 확인했다. 홀로토모그래피는 컴퓨터단층촬영(CT)으로 인체를 보듯 세포의 구조를 층층이 볼 수 있는 현미경을 말한다. 타이니어 처리 후 살아있는 전이성 폐암 세포의 움직임을 실시간 분석한 결과, 대조군과 비교해 속도와 총 이동 거리 모두 감소했다. 타이니어를 처리하면 거의 움직이지 않는 세포의 비율이 대조군보다 매우 높게 나타났다. 타이니어가 암세포의 이동을 방해해 암 전이를 억제할 수 있다는 것을 증명한 것이다.

이성수 책임연구원은 “이번에 사용한 3차원 홀로토모그래피 기술은 살아있는 암 세포의 운동성을 실시간으로 추적하고, 정량적으로 이를 분석할 수 있다는 점에서 차별성이 있다”며 “앞으로 3차원 홀로토모그래피를 활용한 실시간 세포 추적 이미징 분석 기법은 암 극복을 위한 신약 개발 전략 제시에 시금석이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

김종진 교수는 “새로운 전이암 바이오마커 HO2와 선택적 억제제인 타이니어를 활용한 치료법으로 암 환자의 절반 이상이 겪는 전이를 관리할 수 있을 것으로 예상한다”며 “향후 암 예방과 진단, 치료 전략에 새로운 패러다임이 될 것으로 보인다”고 전했다.

이번 연구 결과는 지난달 25일 국제 학술지인 ‘바이오머티리얼즈 리서치(Biomaterials Research)’ 온라인 판에 게재됐다.

참고 자료

Biomaterials Research(2024), DOI: https://doi.org/10.34133/bmr.0026

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