‘카이랄성’으로 암세포 치료제 효능 높인다

KAIST 이희승 교수팀 연구 개발

카이랄성은 오른손과 왼손의 입체 구조가 동일해 보이지만 왼손용 장갑을 오른손에 착용할 수 없는 것과 같이, 분자식은 같지만 원자배열이나 입체구조가 다른 특성을 일컫는다.

암 치료 약물은 특정 암세포에만 작용되도록 설계돼 있는데 카이랄성을 활용하면 특정한 형태 약물을 선택적으로 전달할 수 있어 부작용을 줄이고 효과를 극대화할 수 있다. 이런 카이랄성 원리를 통해 암 질환 치료를 위한 약물 전달 등 다양한 분야에서 응용이 가능한 새로운 기술이 개발됐다.

카이스트(KAIST)는 화학과 이희승(사진) 교수 연구팀이 원자 수준의 정밀도로 극미세 나선형 카이랄 통로를 만드는 방법을 개발했다고 19일 밝혔다. 이 통로는 인간 머리카락 직경의 약 5만분의 1에 해당하며, 그 특별한 나선 형태 때문에 특정 분자와만 세밀한 상호작용이 가능하다. 이 기술은 약물의 효율적인 개발부터 첨단 소재 설계에 이르기까지 혁신적인 응용을 가능하게 한다.

연구팀은 자연의 카이랄성 원리에 착안, 짧은 비천연 펩타이드(아미노산으로 이뤄진 단백질 조각)와 구리 클러스터(다발)를 이용해 규칙적인 나선형 채널을 가진 금속-펩타이드 네트워크를 성공적으로 합성했다.

특히 연구팀은 카이랄 채널의 세밀한 구조 조절로 이 금속-펩타이드 네트워크가 특정 카이랄성 분자에만 상호작용을 가능하게 만들었으며, 단결정 분석을 통해 이런 복잡한 상호작용 원리를 명확히 규명했다.

이번 연구에서 연구팀은 기존 알려진 금속-유기 프레임워크와는 달리, 폴대머(비천연 펩타이드) 기반의 방법을 도입해 3차원 구조 내에서 분자와의 상호작용을 더욱 세밀하게 제어할 수 있는 기술을 선보였다. 이는 분자 공학과 첨단 소재 분야에 새로운 지평을 열 것으로 전망된다.

원자 단위로 정의된 카이랄 채널의 제작은 다양한 분야, 특히 카이랄 촉매, 카이랄 광학센서, 암 질환 치료를 위한 약물 전달 등, 다양한 분야에서의 혁신적인 기술적 발전을 기대하게 한다.

이번 연구결과는 화학소재 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’ 9월 18일 온라인판에 발표됐다.

구본혁 기자

nbgkoo@heraldcorp.com