GIST, 암세포만 골라 '굶기고 공격하는' 차세대 항암 기술 개발

(광주=뉴스1) 조영석 기자 = 정상 조직의 손상을 줄이면서 암세포만을 굶겨 사멸토록 하는 이중 효소 기반 차세대 정밀 항암 전략이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

광주과학기술원(GIST)은 신소재공학과 권인찬·태기융 교수 공동연구팀이 암 조직에서만 선택적으로 작동하는 '이중 효소 기반 항암 시스템(RDC/DAO@NC)'을 개발했다고 27일 밝혔다.

이 기술은 암세포의 필수 영양소인 아르지닌을 제거해 암세포를 굶기고, 동시에 활성산소를 만들어 암세포 사멸까지 유도하는 방식이다.

특히 종양의 산성 환경에서만 효소가 활성화되도록 설계돼 정상 조직 손상을 줄일 수 있는 차세대 정밀 항암 전략으로 주목된다.

연구팀은 암세포 성장에 필요한 아르지닌을 분해하는 효소인 아르지닌 디카르복실라제(RDC)와 활성산소 생성을 유도하는 디아민 산화효소(DAO)를 하나의 나노운반체(NC)에 탑재해 연쇄 반응(cascade reaction)을 구현했다.

항암 치료는 정상 조직의 손상을 줄이면서 암세포를 효과적으로 제거하는 것이 중요하지만 기존 표적 항암 치료는 실제 치료 물질 자체가 정상 조직에서도 작동할 수 있다는 한계가 있다.

최근 주목받는 '아르지닌의 고갈을 유도하는 항암 치료' 역시 암세포의 영양 공급을 차단할 수 있지만 정상 세포의 대사와 면역 기능에도 영향을 줄 가능성이 있었다.

연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 암세포를 '굶기고 공격하는' 이중 효소 기반 항암 시스템(RDC/DAO@NC)을 개발했다.

이 치료 기술은 두 효소가 순차적으로 작동하는 '연쇄 반응' 방식으로, 먼저 RDC 효소가 암세포의 성장에 꼭 필요한 영양소인 아르지닌을 제거해 암세포의 에너지 공급을 차단한다.

이어 DAO 효소가 RDC 반응 과정에서 생긴 활성산소는 암세포에 강한 산화 스트레스를 유도해 결국 세포 사멸을 일으킨다.

특히 RDC 효소는 정상적인 환경에서는 거의 활성화되지 않고, 종양의 약산성 환경에서만 선택적으로 작동하도록 설계돼 정상 조직에 대한 영향을 최소화했다.

연구팀은 동물 실험을 통해 종양의 크기와 무게가 유의미하게 줄어드는 항암 효과를 확인한 데 이어 활성산소 증가와 세포 사멸 지표 상승도 관찰됐다. 반면 체중 감소나 주요 장기 독성은 나타나지 않아 치료 효능과 안전성이 함께 검증됐다.

권인찬 교수는 "이번 연구는 종양의 산성 환경에서만 활성화되는 '스위치형 효소'와 두 효소의 연쇄 반응을 결합한 새로운 항암 전략"이라며 "암세포를 굶기는 대사 치료와 활성산소 기반 세포 사멸을 동시에 유도해 기존 아르지닌 고갈형 항암 치료의 한계를 보완할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

권인찬·태기융 교수가 공동 지도하고 정준영 석박통합과정생과 이재훈 박사가 공동 제1저자로 수행한 이번 연구 결과는 생체재료 분야의 저명한 국제학술지 '바이오머티리얼즈 리서치'에 5월 15일 온라인 게재됐다.

기술이전 관련 협의는 기술사업화센터를 통해 진행할 수 있다.

kanjoys@news1.kr