[붙임] 연구결과 개요

1. 연구배경

최근 4세대 항암제로 급부상하는 ‘대사 항암제’는 암세포에 에너지 공급을 차단하여 암세포 성장을 저해하는 방식이다. 미토콘드리아는 세포에 필요한 에너지 ATP1)를 생산하는 세포내 핵심 소기관으로, 미토콘드리아에서 생산된 ATP는 세포 호흡 및 대사작용에서 가장 중요한 생체분자이다. 따라서 암세포 미토콘드리아를 표적하여 제 기능을 하지 못하도록 망가트리면 정상적인 대사작용을 할 수 없는 암세포는 스스로 사멸한다. 현재까지 미토콘드리아 표적 약물에 관한 연구는 많이 진행되고 있지만, 저분자 약물에 기반한 약물 저항성 혹은 복잡한 생체 환경에서의 불안정성 등이 한계점으로 지적된다. 본 연구팀은 이러한 문제점을 극복하기 위하여 미토콘드리아 표적 자기조립 약물을 개발해왔다.

2. 연구내용

본 연구팀은 암세포 미토콘드리아 내 ATP와의 결합으로 거대 자기조립체를 형성하는 시스템을 개발하였다. 먼저, 미토콘드리아를 표적하는 뉴클레오펩타이드2)와 ADP3) 간의 결합을 통해 세포 내 전달이 가능한 복합체를 설계하였다. 미토콘드리아에 축적된 복합체는 ATP와의 결합으로 수백나노미터의 거대 자기조립체를 형성한다. 이때 암세포는 정상세포에 비해 높은 ATP 농도를 보이는데, 뉴클레오펩타이드 복합체는 ATP 농도가 높은 암세포 환경에서만 자기 조립되어 암세포의 선택적 사멸을 유도한다. 본 연구는 미토콘드리아 내 자기조립체를 형성하는 동시에 미토콘드리아 대사물질인 ATP를 제거하여 세포 사멸을 유도한다는 점에서 기존 연구와의 차별성이 있다.

3. 기대효과

이번 연구는 미토콘드리아 대사물질과의 결합으로 세포 운명을 조절할 수 있음을 밝혔다는 것에 의의가 있다. 세포의 에너지원인 ATP를 제거하는 동시에 미토콘드리아의 기능장애를 일으킬 수 있는 거대 자기조립체 형성을 유발하는 것이 암 치료에 효과적인 전략이 될 수 있다는 것을 보여주며 향후 미토콘드리아 표적 약물 치료제 개발에 새로운 플랫폼이 될 것이라 기대된다.

[붙임] 용어설명

1. ATP

아데노신 3인산(Adenosine triphosphage)의 약자로 생명체를 유지하는데 필요한 에너지원이며 미토콘드리아에서 합성된다. 세포 기능과 생명 유지에 필요한 물질을 생화학 반응을 거쳐 합성하는 대사 작용에서 ATP가 에너지원으로 쓰인다. ATP가 ADP라는 물질로 분해될 때 발산되는 잉여에너지로 화학반응이 일어나는 원리다.

2. 뉴클레오펩타이드 (Nucleopeptide)

핵염기를 가지고 있는 펩타이드 서열

3. ADP

아데노신 2인산(Adenosine diphosphate)의 약자로 ATP의 분해 산물인 동시에 ATP 합성을 위한 재료이기도 하다. ADP의 인산화가 이루어지면 ATP가 합성된다.

[붙임] 그림설명

그림1. 표지 이미지. 자기조립약물(초록색)과 ATP(붉은색 실 같은 물질)가 같이 뭉쳐서 생긴 분자덩어리가 미토콘드리아 막을 파괴하는 현상

그림2. 자기조립 약물의 작동 원리. 암세포 미토콘드리아에 축적된 복합체는 ATP와의 결합해 수백나노미터(nm) 크기의 거대 자기조립체를 형성함. 미토콘드리아 내 거대 자기조립체 형성으로 인하여 암세포 사멸이 유도됨.