암세포만 노린다...임정균 순천향대 교수 '약물접합체' 개발

임정균 순천향대 나노화학공학과 교수./사진제공=순천향대

순천향대학교는 임정균 나노화학공학과 교수팀이 암세포에 선택적으로 약물을 표적할 수 있는 새로운 '약물접합체'(drug conjugate)를 개발해 대장암 치료에 새 지평을 열었다고 2일 밝혔다.

약물접합체는 약물을 세포 내로 쉽고 빠르게 전달시킬 수 있는 유기물로 이뤄진 전달체이다.

순천향대에 따르면 보통 암 환자는 세포를 파괴할 수 있는 강력한 약물을 복용·투여 받는다. 약물들은 암세포와 정상세포를 구분하지 못해 암 환자의 혈류를 따라 온몸에 퍼져 특정 질환·종양 부위에 약물 농도가 낮게 분포되는 단점이 있다. 또 온 몸을 돌며 건강한 정상세포를 손상시켜 △메스꺼움, 피로, 감염 △모근의 세포 및 모낭의 손상으로 인한 탈모 △구강염, 치아 문제, 소화기 계통 등과 같은 부작용을 가져온다. 아울러 암세포에 대한 약물 침투 농도가 낮아 환자는 약물을 장기간 투여할 필요가 생겨 약물 내성도 초래할 수 있는 문제점이 있다.

임 교수 연구팀은 이러한 문제점에 주목해 기존에 널리 쓰이는 항암제인 '캠토테신'(camptothecin)을 암세포에 선택적으로 전달할 수 있는 약물 전달체 개발에 초점을 맞췄다. 암세포에만 특이적으로 약물을 전달할 수 있게 돼 정상세포를 보호하고 약물에 의한 부작용을 현저하게 줄일 수 있는 방법을 찾았다.

연구팀은 암세포 침투가 가능하다고 알려진 iRGD 펩타이드를 활용해 항암제를 펩타이드와 결합시켰다. 이를 위해 iRGD 펩타이드와 캠토테신을 연결시켜줄 수 있는 새로운 링커(linker)와 iRGD 펩타이드-캠토테신으로 이루어진 새로운 약물접합체를 개발했다.

이 약물접합체는 기존 약물 단독보다 대장암 세포에 30분 내로 빠르게 투과했다. 대장암 세포 안으로 약 30배 이상 농도로 침투해 대장암 세포 사멸을 효과적으로 발생시켰으며 약물 접합체를 정상세포에 주입했을 때 항암제가 정상세포 안으로 침투 못 해 정상세포 손상을 막았다.

연구팀은 대장암 환자로부터 이종이식된 대장암 쥐에게 약물접합체를 20일 동안 투여한 결과 기존 약물접합체에 의한 종양 억제율(tumor inhibition ratio)이 약물단독 투여인 경우보다 20%에서 45%로 2배 이상 증가해 새로운 약물접합체가 동물실험에서도 효과가 뛰어나다는 것을 입증했다.

교신저자인 임정균 교수는 "대장암 치료에 있어서 약물접합체를 사용할 경우 환자는 기존 항암제의 투여량을 현저히 줄일 수 있고 대장암 환자의 약물에 대한 부작용과 내성을 획기적으로 줄일 수 있어 앞으로 대장암 치료에 큰 도움이 될 것으로 전망된다"면서 "앞으로의 연구는 대장암뿐만 아니라 대장암 복막 전이 치료에도 확대하여 진행할 것이다"라고 말했다.

연구 결과는 최근 '대장암 치료를 위한 종양 유도 펩타이드 iRGD-접합체의 캠토테신의 종양 내 축적의 향상'(Tumor-Homing Peptide iRGD-Conjugate Enhances Tumor Accumulation of Camptothecin for Colon Cancer Therapy)이라는 제목으로 국제학술지 European Journal of Medicinal Chemistry (IF: 6.7, 약학 분야 상위 11% 내, 2022 JCR 기준) 12월호 온라인판에 게재됐다.

이번 연구 결과는 약물접합체 설계와 개발을 임정균 교수팀이, 항암효과 측정 및 동물실험은 전섭 순천향대 천안병원 교수팀과 공동연구로 진행했다. 한국연구재단 기본연구, 한국연구재단 4단계 두뇌한국21사업 지원을 받아 수행했다.

경기=이민호 기자 leegija@mt.co.kr