MEDI:GATE NEWS 카이스트, 항암제 표적 전달체 활용한 TNT 개발

기사입력시간 20.08.24 18:01최종 업데이트 20.08.24 18:03

사진 = 왼쪽부터 김진주 박사과정, 이준철 박사과정, 전상용 교수, 최명철 교수. 카이스트(KAIST) 바이오및뇌공학과와 생명과학과 공동연구팀은 24일 항암제의 표적 단백질을 전달체로 이용하는 연구 결과를 제시했다. 카이스트 김진주·이준철 박사과정 학생이 공동 제1저자로, 전상용·최명철 교수가 공동 교신저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials, IF=27.4)’ 20일자 표지 논문으로 게재됐다.(논문명: Tubulin-based Nanotubes as Delivery Platform for Microtubule-Targeting Agents) 몸 속 세포가 분열할 때 염색체들은 세포 한가운데 정렬해 두 개의 딸세포로 나눠지는데, 이 염색체들을 끌어당기는 끈이 바로 `미세소관(microtubule)'이다. 미세소관은 `튜불린(tubulin)' 단백질로 이루어진 긴 튜브 형태의 나노 구조물이다. 미세소관을 표적으로 하는 항암 약물인 ‘미세소관 표적 치료제(microtubule-targeting agents)’는 임상에서 다양한 암의 치료에 활용되고 있다. 이들은 암세포 미세소관에 결합해 앞서 언급한 끈 역할을 방해함으로써 암세포의 분열을 억제, 결국 사멸을 유도한다. 사진 = 항암제가 탑재된 TNT(튜불린 나노 튜브)의 항암 및 혈관 형성 억제 작용 과정 카이스트 연구팀 제공. 연구팀은 튜불린 단백질에 약물이 강하게 결합하는 고유의 결합 자리(binding site)가 여럿 존재하는 점을 착안해 표적 물질인 튜불린 단백질을 약물 전달체로 사용하는 방식을 구현했다. 전달체를 튜불린 나노 튜브(Tubulin-based NanoTube)의 약자로 TNT로 명명하고, 실험을 통해 항암 효능을 확인했다. 이를 위해 연구진은 먼저 튜불린 단백질에 블록 혼성 중합체인 PEG-PLL(pegylated poly-L-lysine)을 섞어 기본적인 TNT 구조를 만들었다. 여기서 튜불린은 빌딩 블록, PEG-PLL은 이들을 붙여주는 접착제다. 이후 도세탁셀(docetaxel), 라우리말라이드(laulimalide), 그리고 모노메틸아우리스타틴 E(monomethyl auristatin E) 3종의 약물이 TNT에 탑재되는 것을 확인했다. 이 약물들은 실제 유방암, 두경부암, 위암, 방광암 등의 화학요법에 활용되고 있는 항암제들이다. 또한 연구팀은 탑재되는 약물의 종류와 개수에 따라 TNT의 구조가 변할 뿐 아니라 약물 전달체로서의 물리·화학적 특성도 달라진다는 사실을 밝혀냈다. 이는 TNT가 탑재하려는 약물에 맞춰 자발적으로 형태를 변형하는 '적응형 전달체'인 것이다. 특히 세포 및 동물을 대상으로 한 실험에서 항암제가 탑재된 TNT가 엔도좀-리소좀 경로(endo-lysosomal pathway)로 암세포에 들어가 뛰어난 항암 및 혈관 형성 억제 효과를 확인했다. 연구팀은 "미세소관 표적 치료제는 TNT에 자발적으로 탑재된다. 약물 입장에서는 세포 내 미세소관에 결합하는 것과 다를 바가 없다"면서 "이는 항암제마다 적합한 전달체를 찾아야 했던 기존의 어려움을 해소해준다. 즉 TNT는 미세소관을 표적으로 하는 모든 약물을 탑재할 수 있는 잠재력을 가진 ‘만능 전달체’인 셈"이라고 설명했다. 이어 "적응형 만능 약물 전달체가 성공적으로 구현이 가능했던 배경에는 연구진이 그간 축적해온 튜불린 분자 제어 기술력 때문"이라며 "TNT는 현재까지 개발된, 또 향후 개발예정인 미세소관 표적 치료제까지 운송할 수 있는 범용적인 전달체로, 다양한 항암제들의 시너지 효과(synergy effect)를 기대할 수 있는 `플랫폼 전달체'가 될 것"이라고 기대했다. 이번 연구는 한국연구재단(중견연구, 리더연구, 방사선기술, 바이오의료기술개발사업), 한국원자력연구원, KUSTAR-KAIST의 지원으로 수행됐다.

제보 공유

카이스트, 항암제 표적 '전달체' 활용한 'TNT' 개발

"항암제가 표적 단백질에 결합하는 원리 역이용"

사진 = 왼쪽부터 김진주 박사과정, 이준철 박사과정, 전상용 교수, 최명철 교수.

카이스트(KAIST) 바이오및뇌공학과와 생명과학과 공동연구팀은 24일 항암제의 표적 단백질을 전달체로 이용하는 연구 결과를 제시했다.

카이스트 김진주·이준철 박사과정 학생이 공동 제1저자로, 전상용·최명철 교수가 공동 교신저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials, IF=27.4)’ 20일자 표지 논문으로 게재됐다.(논문명: Tubulin-based Nanotubes as Delivery Platform for Microtubule-Targeting Agents)

몸 속 세포가 분열할 때 염색체들은 세포 한가운데 정렬해 두 개의 딸세포로 나눠지는데, 이 염색체들을 끌어당기는 끈이 바로 `미세소관(microtubule)'이다. 미세소관은 `튜불린(tubulin)' 단백질로 이루어진 긴 튜브 형태의 나노 구조물이다.

미세소관을 표적으로 하는 항암 약물인 ‘미세소관 표적 치료제(microtubule-targeting agents)’는 임상에서 다양한 암의 치료에 활용되고 있다. 이들은 암세포 미세소관에 결합해 앞서 언급한 끈 역할을 방해함으로써 암세포의 분열을 억제, 결국 사멸을 유도한다.

사진 = 항암제가 탑재된 TNT(튜불린 나노 튜브)의 항암 및 혈관 형성 억제 작용 과정 카이스트 연구팀 제공.

연구팀은 튜불린 단백질에 약물이 강하게 결합하는 고유의 결합 자리(binding site)가 여럿 존재하는 점을 착안해 표적 물질인 튜불린 단백질을 약물 전달체로 사용하는 방식을 구현했다.

전달체를 튜불린 나노 튜브(Tubulin-based NanoTube)의 약자로 TNT로 명명하고, 실험을 통해 항암 효능을 확인했다.

이를 위해 연구진은 먼저 튜불린 단백질에 블록 혼성 중합체인 PEG-PLL(pegylated poly-L-lysine)을 섞어 기본적인 TNT 구조를 만들었다. 여기서 튜불린은 빌딩 블록, PEG-PLL은 이들을 붙여주는 접착제다.

이후 도세탁셀(docetaxel), 라우리말라이드(laulimalide), 그리고 모노메틸아우리스타틴 E(monomethyl auristatin E) 3종의 약물이 TNT에 탑재되는 것을 확인했다. 이 약물들은 실제 유방암, 두경부암, 위암, 방광암 등의 화학요법에 활용되고 있는 항암제들이다.

또한 연구팀은 탑재되는 약물의 종류와 개수에 따라 TNT의 구조가 변할 뿐 아니라 약물 전달체로서의 물리·화학적 특성도 달라진다는 사실을 밝혀냈다. 이는 TNT가 탑재하려는 약물에 맞춰 자발적으로 형태를 변형하는 '적응형 전달체'인 것이다.

특히 세포 및 동물을 대상으로 한 실험에서 항암제가 탑재된 TNT가 엔도좀-리소좀 경로(endo-lysosomal pathway)로 암세포에 들어가 뛰어난 항암 및 혈관 형성 억제 효과를 확인했다.

연구팀은 "미세소관 표적 치료제는 TNT에 자발적으로 탑재된다. 약물 입장에서는 세포 내 미세소관에 결합하는 것과 다를 바가 없다"면서 "이는 항암제마다 적합한 전달체를 찾아야 했던 기존의 어려움을 해소해준다. 즉 TNT는 미세소관을 표적으로 하는 모든 약물을 탑재할 수 있는 잠재력을 가진 ‘만능 전달체’인 셈"이라고 설명했다.

이어 "적응형 만능 약물 전달체가 성공적으로 구현이 가능했던 배경에는 연구진이 그간 축적해온 튜불린 분자 제어 기술력 때문"이라며 "TNT는 현재까지 개발된, 또 향후 개발예정인 미세소관 표적 치료제까지 운송할 수 있는 범용적인 전달체로, 다양한 항암제들의 시너지 효과(synergy effect)를 기대할 수 있는 `플랫폼 전달체'가 될 것"이라고 기대했다.

이번 연구는 한국연구재단(중견연구, 리더연구, 방사선기술, 바이오의료기술개발사업), 한국원자력연구원, KUSTAR-KAIST의 지원으로 수행됐다.

오탈자 신고 스크랩 인쇄 제보 공유

서민지 기자 (mjseo@medigatenews.com)

이 기자의 다른 기사 보기

댓글보기(0)