분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2010-02-22 10:41:20 , Hit : 5036
 암세포만 공격하는 하이드로겔 나노 입자!

  
KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2010-02-17

  
2010년 2월 17일 사이언스데일리(ScienceDaily)에 따르면, 암 치료의 가장 큰 문제점은 항암제가 암세포뿐만 아니라 정상세포까지 공격하여 환자들을 더 아프게 한다는 것이다. 암세포만을 공격하는 항암제를 개발한다면 어떨까? 조지아 공과대학교(Georgia Institute of Technology)와 난소암(Ovarian Cancer) 연구소는 암세포만을 공격하는 항암제 개발을 위해 공동 연구를 진행 중이다. 온라인 저널인 BMC 캔서 (BMC Cancer)지에 이와 관련된 연구를 자세히 다루고 있는데, 주 내용은 100 나노미터보다 작은 크기의 하이드로겔(hydrogels) 입자를 이용하는 것이다. 미세 간섭 RNA(siRNA, small interfering RNA, RNA 간섭현상을 효율적이고 특이적으로 유도할 수 있는 방법) 방법을 이용하여 하이드로겔은 암세포 안으로 들어가게 된다. 일단 세포 안으로 들어가기만 하면, 돌연변이 세포를 죽이기 위해 우리 신체가 이용하는 세포예정사(programmed cell death)를 미세 간섭 RNA(siRNA)를 통해 진행시킬 수 있다. 이는 전통적인 항암 치료법인 화학요법(chemotherapy)을 돕는 역할을 한다.

많은 종류의 암들은 지나치게 많은 성장인자수용체(EGFR, epidermal growth factor receptors)를 가지고 있다는 것이 문제다. 세포의 성장인자수용체(EGFR) 수치가 올라간다는 것은 빠른 속도로 세포가 복제되고 있음을 말하며, 이는 세포 사멸 (apoptosis) 또는 세포예정사 작용이 줄어듦을 뜻한다. “미세 간섭 RNA (siRNA)를 이용한 우리의 기술은 성장인자수용체(EGFR)의 성장을 막을 수 있고, 이로써 세포 사멸 기능(apoptosis function)을 촉진시킬 수 있다. 미세 간섭 RNA(siRNA)으로 EGFR 성장을 막는 동안 화학요법으로 세포를 동시에 공격하면, 보다 효율적으로 암세포를 죽일 수 있을 것이다.”라고 조지아(Georgia) 공대의 생물학 교수이자 난소암(Ovarian Cancer) 연구소의 최고 연구원인 존 맥도널드(John McDonald)는 말했다.

미세 간섭 RNA(siRNA)는 성장인자수용체(EGFR) 생산을 중단시키는데는 뛰어나지만, siRNA가 일단 세포 안으로 들어가면 이들의 생존 기간이 매우 짧다는 문제점이 있다. 이런 문제점을 극복하기 위해 미세 간섭 RNA(siRNA)을 하이드로겔(hydrogel) 나노입자안에 주입한다. 이 하이드로겔 나노 입자가 세포안으로 들어가기 때문에, siRNA가 암세포안으로 안전하게 들어가게될 뿐만아니라, 이 나노 입자는 보호 장벽 역할도 한다. 그리고 하이드로겔(hydrogel) 나노 입자 안의 미세 간섭 RNA(siRNA)는 한 번에 적은 양만이 방출되도록 되어 있다. 이렇게 방출된 siRNA는 암세포 내에서 작업을 수행하게 되고, 방출 전까지는 나노입자 내에서 안전하게 보호된다. “이 과정은 마치 트로이 목마(Trojan horse)와 같다. 우리는 리간드(ligand, 수용체에 결합하는 항체, 호르몬, 약제 등의 분자)를 하이드로겔(hydrogels)의 표면에 코팅했고, 리간드(ligand)는 암세포를 교란시켜 하이드로겔(hydrogels)을 암세포 내로 침투시킨다. 하이드로겔(hydrogels) 나노입자가 암세포 내로 들어가면, 나노 입자안에 들어있는 미세 간섭 RNA(siRNA)는 몇 일에 걸쳐를 천천히 방출되기 때문에 치료 효과는 매우 높다.”라고 조지아(Georgia) 공대의 화학 및 생화학과 앤드류 라이언(L. Andrew Lyon) 교수는 말했다.

세포는 메신저 RNA(mRNA)를 이용하여 지속적인 세포 성장을 돕는 단백질을 만들어낸다. 미세 간섭 RNA(siRNA)가 세포 내로 들어오면, 메신저 RNA(mRNA)와 결합하고, 미세 간섭 RNA와 메신저 RNA의 복합체를 공격하는 단백질을 구성한다. 그러나 암세포에서는 미세 간섭 RNA(siRNA)의 지속적인 공급 없이도 단백질을 생산하는 과정이 끝없이 이어지기 때문에, 암세포는 곧 회복된다. 하지만, 하이드로겔(hydrogel)을 이용하면 미세 간섭 RNA(siRNA)가 천천히 공급되기 때문에 지속적으로 암세포를 공격할 수 있으며 단백질의 생산을 계속해서 방해할 수 있다. “위에서 언급한 것처럼 siRNA을 몇 일에 걸쳐 공급할 수 있기 때문에, 이 기간 동안 임상 실험도 진행될 수 있고, 화학요법을 조합한 다양한 치료가 이루어질 수 있을 것이다.”라고 라이언(Lyon)은 말했다. “미세 간섭 RNA(siRNA)를 천천히 방출함으로써 암세포가 즉시 회복될 수 있는 시간을 주지 않기 때문에, 의료진은 화학요법을 병행하여 더 효율적으로 암세포를 죽일 수 있게 해 준다.”라고 맥도널드(McDonald)는 덧붙였다. 단백질 발현을 억제하기 위해 항체(antibodies)를 이용하는 것이 기존의 기술이었다. “하지만 이러한 항체는 종종, 타겟 유전자에 돌연변이를 일으키며, 한번 작용을 하고 나면 더 이상 효과를 발휘하지 못하는 단점이 있어 암세포가 재발하는 확률이 컸다.”라고 맥도널드(McDonald)는 말했다.

연구팀이 하이드로겔(hydrogels)을 선택한 이유는 인체에 유해하지 않으며, 상대적으로 느린 방출률을 가지고, 타겟에 도달하기까지 충분히 긴 시간 동안 생존할 수 있기 때문이다. “siRNA를 내부로 집어 넣기위해 타고난 다공성(porosity)을 찾고 있었는데에, 하이드로겔(hydrogels)이 바로 그런 구조를 가진 물질이었다. 하이드로겔(hydrogels) 나노 입자는 부피의 98%가 물로 되어있기 때문에 그 내부에는 다른 물질을 집어 넣기에 충분히 많은 공간이 있다.”라고 라이언(Lyon)은 설명했다.지금까지는 시험관 내에서 실험(in vitro)이 진행되었으나 연구팀은 조만간 생체 내에서의 실험(in vivo)을 할 것이다.  







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