[붙임] 연구결과 개요, 용어설명, 그림설명

[연구결과 개요]

1. 연구배경

급성 골수성 백혈병(Acute myeloid leukemia ;AML)은 골수와 말초혈액에서 골수 줄기세포가 비정상적으로 분화하고 빠르게 증식하여 진단 후, 즉각적인 치료가 없으면 90%의 사망률을 보이는 치명적인 혈액암이다. 급성 골수성 백혈병의 치료를 위해 가장 많이 이용되는 요법은 고강도 항암화학요법으로, 높은 치료율을 보이고 환자들의 생존을 크게 향상 시켰지만 여러 가지 크고 작은 부작용을 야기하며, 고령자는 해당 치료를 견디지 못하는 경우가 많아 급성 골수성 백혈병을 표적하여 치료하는 안전한 새로운 치료제의 개발이 요구되는 상황이다. 이를 위해, 급성 골수성 백혈병 암세포들을 특이적으로 표적하고 세포사멸을 유도하는 나노입자를 개발하여 세포 및 마우스 모델에서 항암 효과를 입증하였다.

2. 연구내용

급성 골수성 백혈병 암세포 표면에는 CD13이라는 단백질이 과발현되어 있어 이를 이용해 급성 골수성 백혈병 암세포 특이적 표적 치료가 가능하다. 따라서 본 연구진은 CD13에 강하게 결합할 수 있는 표적 리간드인 anti-CD13 Nanobody (aCD13Nb)를 이용하여 급성 골수성 백혈병 암세포를 표적하고자 하였다. 표적하여 함께 전달한 단백질은 암세포 특이적 사멸을 유도 할 수 있는, TRAIL(tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand)이라는 단백질을 이용하였다. 이 단백질은 암세포에 발현 된 사멸수용체(death receptor)에 특이적으로 결합하여 정상세포에는 해를 가하지 않고 암세포 특이적으로 세포 사멸을 유도할 수 있어 많은 암 치료에 이용되고 있다. 본 연구진은 AaLS 단백질 나노입자 표면에 aCD13Nb와 TRAIL을 동시에 표지시키는 기술을 이용하여 급성 골수성 백혈병 표적 세포사멸유도 나노입자 (AaLS/TRAIL/aCD13Nb)를 개발하였으며, 개발된 나노입자는 CD13을 발현하고 있는 여러 급성 골수성 백혈병 암세포주 특이적으로 결합하여 세포사멸을 유도할 수 있는 것을 확인하였다. 또한, 급성 골수성 백혈병 마우스 모델을 제작하여 개발된 나노입자의 항암효과를 동물실험을 통해 입증하였다. 특히, 나노입자를 처리한 마우스 모델에서 급성 골수성 백혈병의 성장이 크게 억제되고, 마우스의 생존률이 대조군에 비해 약 2배가량 증가하는 것을 확인하였다.

3. 기대효과

본 연구진은 골수성 백혈병 표적 리간드(aCD13Nb) 와 암세포 특이적 세포사멸유도 리간드(TRAIL)을 동시에 단백질 나노입자(AaLS) 표면에 표지하여 표적 암에 특이적으로 전달되어 세포사멸유도를 빠르고 강하게 할 수 있는 나노입자를 개발하였으며 이 연구를 통해서 급성 골수성 백혈병에 대한 표적 치료법 개발의 기초를 마련 할 수 있을 것이라고 기대한다.

[용어설명]

1. 세포사멸 유도인자 (TRAIL; tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand)

종양괴사인자 연관 세포사멸유도 리간드인 TRAIL 은 TNF superfamily 리간드 중 하나로는 death receptor(사멸수용체) 에 결합하여 세포사멸을 유도한다. TRAIL은 사망 수용체를 과발현하는 암세포의 세포사멸을 선택적으로 유도할 수 있어 유망한 생물학적 항암제로 인정받고 있다.

2. CD13

Aminopeptidase N(APN) 이라고도 알려진 이 단백질은 막관통형 protease로, 펩타이드 호르몬, 신경 펩타이드 및 케모카인 처리 과정을 통해 혈관 신생, 염증 및 통증 조절과 같은 다양한 정상 생리기능에서 중요한 역할을 하며, 급성 골수성 백혈병과 같은 골수성 세포 계열 특이적인 조혈 마커로 알려져 있다.

3. 나노바디 (Nanobody)

단일 도메인 항체(single domain antibody)라고도 불리며, 기존에 잘 알려진 항체(antibody)보다 작은 12-15 kDa 의 크기를 가지고 있지만, 항원에 대한 강한 결합력을 가진다는 특성이 있다.

4. 단백질 나노 입자 (Protein nanoparticle)

나노크기(100nm 이하)의 입자형태 물질로 특히 균일한 크기와 구성, 생분해성 및 유전적 변형에 대한 높은 순응성을 가진다는 장점이 있다. 본 연구에서 사용된 단백질 나노 입자는 lumazine synthase(AaLS) 나노입자로 60개의 서브유닛으로 이루어져 있다.

[그림설명]

그림1. 급성 골수성 백혈병 표적 세포사멸 유도체의 작용 원리

AaLS 단백질 나노입자 표면에 aCD13Nb와 TRAIL을 동시에 표지시키는 기술을 이용하여 급성 골수성 백혈병 표적 세포사멸유도 나노입자 (AaLS/TRAIL/aCD13Nb)를 개발함. AaLS/TRAIL/aCD13Nb은 CD13을 발현하고 있는 여러 급성 골수성 백혈병 암세포 특이적으로 결합하여 빠르고 강하게 세포사멸신호를 주게 되어 효과적으로 항암 효능을 나타내게 됨.

그림2. 급성 골수성 백혈병 마우스 모델에서 AaLS/TRAIL/aCD13Nb 매개 항 종양 효과 확인

A) 급성 골수성 백혈병 마우스 모델 제작 및 약물 투여 개요도
B) 발광 이미징을 통해 대조군과 비교하여 AaLS/TRAIL/aCD13Nb를 투여한 그룹에서 가장 큰 급성 골수성 백혈병 억제 효과를 나타냄
C) 실험 군들 간의 무게 비교 그래프
D) 실험 군들 간의 생존률 비교 그래프 - 대조군과 비교하여 AaLS/TRAIL/aCD13Nb를 투여한 그룹에서 큰 생존률 항샹을 보임