고려대, 선천 면역을 강화하는 초분자 항암 소재 개발

약물 전달 캐리어 제작해 전달성 높여

왼쪽부터 김용주 고려대 교수, 이상희 한국과학기술연구원 박사, 박정연 고려대 박사과정생, 강미소 한국과학기술연구원 연구원, 임송현 한국과학기술연구원 연구원 (사진=고려대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]문효민 인턴 기자 = 고려대(총장 김동원)는 김용주 KU-KIST융합대학원 융합에너지공학과 교수 연구팀과 이상희 한국과학기술연구원 박사 연구팀이 DNA 나선구조의 Watson-Crick(왓슨-크릭) 상보 결합에서 착안해 자연적 형성과 세포 내 선택적인 분해가 가능한 '선천 면역을 강화하는 초분자 항암 소재'를 개발했다고 15일 밝혔다.

이 연구는 해당 분야의 세계적인 학술지 'Chemical Engineering Journal(케미컬 엔지니어링 저널)에 지난달 24일 게재됐다.

고리형 다이뉴클레오타이드(이하 CDN) 화합물 분자는 일종의 경고 신호 역할을 하는 분자이다.

바이러스, 불안정한 암 염색체의 DNA가 세포질로 떨어져나오면 cGAS 아미노산 단백질이 그와 결합해 경고 신호 역할을 하는 cGAMP라는 화합물 분자를 만든다.

세포 내 경고 신호가 나타나면 바이러스 침입을 해결하고자 STING이라는 면역반응이 일어난다.

cGAMP 분자는 STING 반응 경로를 활성화해 바이러스에 감염된 세포에 대한 면역 공격을 불러일으키게 된다.

그러나 생체 내 다양한 효소가 cGAMP를 분해해 cGAMP가 면역 세포에 온전히 도달하지 못해 치료가 어렵다는 한계가 남아있다.

기존 연구는 폴리에틸렌 글리콜(PEG), 지질 혹은 금속 나노 입자 등을 사용해 cGAMP의 안정적인 세포 내 이입을 시도했지만, 과거 연구된 소재들은 생체 내 안정성이 떨어지고 cGAMP만을 위한 소재가 아니어서 생체 내 분자와 상호작용해 부작용을 유발할 수 있다.

공동 연구팀은 cGAMP의 구아노신, 아데노신과 상보적인 수소결합이 가능한 사이토신, 우라실로 구성된 퍼즐과 같은 약물 전달 캐리어(CUH)를 제작해 선천 면역 강화를 통한 항암 소재를 개발했다.

연구팀에서 개발한 CUH 소재는 cGAMP만을 위한 선택적인 약물 전달 캐리어로 cGAMP의 더 높은 안정성을 유도하며 세포 내에서만 분해가 가능한 장점이 있다.

이번에 개발된 CUH-cGAMP 초분자 나노 입자는 약 3주간 구형의 구조를 안정적으로 유지하며 구조적 안정성이 뛰어나 세포 내 cGAMP 전달성도 뛰어나다.

또한 세포 내로 침투한 초분자 나노 입자는 세포 내에 자연적으로 존재하는 다른 뉴클레오타이드와의 경쟁적인 수소결합으로 인해 자연스럽게 분해된다.

연구팀이 개발한 CUH-cGAMP 초분자 나노입자는 세포 내에서 선택적으로 STING 경로를 강화했고 이는 곧 면역 증진의 효과로 나타났다.

이에 더해 기존 cGAMP보다 종양 세포의 성장을 훨씬 더 억제하는 효능을 보였다.

해당 연구는 한국과학기술연구원, 과학기술정보통신부, 산업통산자원부, 한국연구재단 기초연구실지원사업, 중견연구자지원사업, 국제협력사업의 지원으로 진행됐다.

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