암세포 자살을 유도해 암 성장을 억제하는 새로운 물질이 개발됐다.
UNIST 생명과학과 김은희·강세병 교수팀은 트레일(TRAIL) 단백질의 생체 내 효능을 획기적으로 높인 단백질 나노 복합체를 개발했다. TRAIL 단백질은 세포 자살을 유도 하는 단백질이다. 실제 동물실험에서도 암 조직 성장을 억제하는 탁월한 항암 효과를 확인했다.
그림1. 단백질 나노 복합체의 작용 원리
연구팀이 개발한 단백질 복합체는 TRAIL의 작용을 방해하는 ‘EGF수용체 신호경로’를 차단하도록 설계됐다. EGF수용체 신호경로는 TRAIL과 반대로 세포에 생존·분열하라는 신호를 보낸다. EGF단백질이라는 성장인자가 EGF수용체와 결합함으로써 이 화학적 신호를 만들어 내는데, 개발한 복합체의 인공단백질 성분이 성장인자를 제치고 수용체와 결합해 신호 전달을 방해하는 방식으로 작용하게 된다.
또 이 인공단백질(EGF수용체 어피바디 단백질)은 EGF수용체와 결합하려는 힘이 크기 때문에 TRAIL 단백질을 EGF수용체가 비정상적으로 많은 암세포에 골라 전달하는 역할도 한다. TRAIL과 어피바디 단백질을 동시에 체내로 전달하기 위해서는 케이지 모양의 단백질(AaLS) 표면에 이 두 단백질을 고정시키는 방식을 썼다.
그림2. 단백질 나노 복합체의 효능을 동물 실험을 통해 확인함
개발한 단백질 나노 복합체의 항암효과는 피부암 세포주 실험과 동물실험에서 모두 확인됐다. 특히 암세포를 이식한 쥐에게 이 단백질 나노 제제를 혈관 주사한 경우, 비교 집단과 달리 암 조직 성장이 크게 억제됐다.
연구팀은 “이번 연구로 TRAIL 단백질 내성뿐만 아니라 TRAIL 단백질 자체의 낮은 암세포 결합친화성, 불안정성 등을 동시에 개선할 수 있는 전략을 제시했다”라며 “EGF수용체가 비정상적으로 발달한 특정 암을 치료하는 데 효과적일 것”이라고 기대했다.
또 어피바디 단백질이 암조직 내 표적 침투 성능을 개선하는 효과도 실험으로 확인했다. 암세포를 이식한 쥐에 다양한 단백질 나노복합체를 주입해 봤을 때 복합체에 어피바디 단백질이 포함된 경우에만 쥐의 암 조직에서 강한 형광신호가 검출됐다.
연구진은 “연구에서 제시한 단백질 나노입자 기반 기술은 항암제 뿐만아니라 생체 내에서 다양한 신호조절인자 등을 제어하는 치료 기술 개발에도 응용할 수 있을 것”이라고 설명했다.
이번 연구는 전희진 박사과정 연구원, 김한솔 박사 (現인제대학교 조교수), 장은정 연구교수가 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 약물 전달 분야에서 세계적 학술지인 저널오브 컨트롤드 릴리즈(Journal of Controlled Release)에 7월 12일자로 공개됐다.
연구 수행은 한국연구재단, 대학중점연구소 (세포간 신호교신에 의한 암제어 연구센터), UNIST, 울산광역시의 지원을 받아 이뤄졌다.
