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효모를 이용한 표적형 항암치료용 약물전달 기술 개발
생체적합성 높아 새로운 표적치료제로 개발 기대돼
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GIST(총장 문승현) 생명과학부 전영수 교수 연구팀이 KAIST 연구진과의 공동연구로 효모 유래 바이오소재를 이용해
항암제를 표적 암에 효과적으로 전달하여 치료할 수 있는 원천기술을 개발했다.
이번 연구결과는 저명한 미국 국립학술원회보인 PNAS에 12월 29일자 온라인 판에 게재됐다.
이번 기술은 효모(Yeast)에 존재하는 천연 소포체(Vesicle)인 액포(Vacuole)를 항암제를 전달하는 약물전달체로 최초로
이용한 것으로서 동물 실험에서 높은 생체적합성과 우수한 항암효능을 보여주어 기존의 항암 치료법의 새로운 대안으로 기대가 된다.
약물전달시스템은 기존 합성의약품 기반 항암 치료제에 비해 독성을 크게 낮출 수 있다는 장점이 있다. 현재 미국 식약청의 허가를 받아
암 환자의 치료에 사용되고 있는 약물전달시스템은 항암제를 선적한 리포좀(liposome) 제제와 알부민 나노입자(Abraxane)가 있다.
하지만 임상에 사용되고 있는 항암 치료용 나노입자 기반 약물전달시스템들은 특정 암을 표적하여 치료하는 기술은 아니다. 따라서
특정 암을 표적하여 약물을 전달함으로써 부작용은 낮추고 치료 효능은 크게 개선시킬 수 있는 ‘표적형 약물전달시스템’에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 진행되고 있는 대부분의 ‘표적형 약물전달시스템’들은 고분자나 무기 나노입자와 같은 인공소재에 기반하여 개발되고 있는 실정이다.
하지만 그러한 인공소재들은 생체적합성이 낮은 편이며 몸 속에 장기간 남아 잠재적인 독성을 유발할 가능성이 높다는 단점이 있다.
전 교수 공동연구팀은 문제 해결을 위해 인간이 오랜 세월동안 빵이나 맥주의 발효에 사용해오던 효모에 존재하는 소포체인‘액포(Vacuole)’를
항암제를 전달하는 약물전달소재로 사용하였다. 액포의 구성성분은 인간의 세포막에 존재하는 지질 성분들과 비슷하여 암 세포와의 막융합이
잘 일어나 항암제를 암 세포 안으로 효과적으로 전달할 수 있으며 또한 생체적합성이 높아 안전한 약물전달시스템이 될 수 있었다.
연구팀은 기존의 효모를 유전자변형을 통해 유방암에 특이적으로 결합할 수 있는 표적리간드가 나노입자 표면에 도입된‘표적형 효모액포’를
제조하였다. 여기에 항암제로 사용되고 있는 ‘독소루비신(Doxorubicin)’를 ‘표적형 효모액포’에 선적하여 약 100 나노미터 직경을 가진
‘암 치료용 표적형 약물전달시스템’을 구축할 수 있었다.
실제 인간 유방암 동물모델에서 항암제를 선적한 표적형 효모액포 약물전달시스템은 기존 독소루비신 치료 그룹에 비해 암 조직에 훨씬
더 많은 항암제를 전달하였으며 그 결과 더 우수한 치료 효능을 보여주었다.
본 기술은 세계 최초로 효모의 액포를 항암 치료용 약물전달시스템으로 개발 한 것으로서 원천기술 확보 측면에서 그 의의가 있다. 또한 본
연구에서 개발된 표적형 효모 액포 설계 및 제조기술은 다른 생물체 유래 나노 소포체를 이용한 약물전달시스템 개발에도 활용이 가능할 것이다.
전 교수는“이 기술을 통해 생물체 유래 천연 나노 소포체를 약물전달시스템으로 개발이 가능함을 보여주었다”며 “앞으로 전임상 연구와
임상적용 가능성을 평가하여 궁극적으로 암을 치료하는 새로운 방안 중 하나로 개발 될 수 있기를 기대한다”라고 말했다.
이번 연구는 광주과학기술원 실버헬스바이오연구센터(센터장 전장수)의 “실버헬스바이오기술개발사업”의 지원으로 수행됐다.
붙임 : 용어설명, 그림설명, 교수 이력
□ 용어설명
효모(Yeast)
균계에 속하는 미생물로 약 1,500 종이 알려져 있다. 크기는 대략 3-4 마이크로미터로 하나의 세포로 이루어진 단세포 생물이며
흔히 빵이나 맥주의 발효에 이용된다.
액포(Vacuole)
일부 진핵세포가 가지고 있는 막으로 싸인 거대한 세포소기관이다. 효모에 존재하는 액포는 아미노산 저장고이며 해독 장소이다. 본 연구에서는
유전자조작을 통해 효모 내에 약 100 나노미터 크기의 액포가 다수 존재하도록 하였다.
소포체(Vesicle)
소포체는 세포소기관의 하나로 세포막과 유사한 이중지질막으로 구성된 나노크기의 입자로서 세포 곳곳에 물질을 전달하는 기능을 함.
□ 그림 설명
그림1. 효모를 유전자조작을 통해 유방암에 특이적인 표적리간드가 표면에 도입된 약 100 나노미터 크기의 다수의 액포를 생산하는 과정 및
분리한 표적형 효모액포에 독소루비신 항암제를 선적하여 최종 항암 치료용 표적형 약물전달시스템을 제조하는 모식도.
그림2. 유방암 생쥐모델에서 기존 독소루비신 항암제, 독소루비신이 선적된 비표적형 효모액포 및 표적형 효모액포를 정맥주사 한 후 6시간 뒤 암 조직으로의 약물분포 결과
그림
3. 유방암 생쥐모델에서 독소루비신 항암제가 선적된 표적형 효모액포 약물전달시스템의 항암 효능 결과
인적사항
○ 소 속 : 광주과학기술원 생명과학부
○ 전 화 : 062-715-2510
○ 이메일 : junys@gist.ac.kr
학력
○ 1991 - 1997 : 고려대학교 유전공학과 학사
○ 1998 - 2000 : 고려대학교 생명공학원, 석사
○ 2001 - 2007 : Dartmouth Medical School 생화학과, 박사
경력사항
○ 2014 - 현재 : 광주과학기술원 생명과학부, 부교수
○ 2009 - 2014 : 광주과학기술원 생명과학부, 조교수
○ 2008 - 2009 : 서울대학교 생명과학부, 박사후 연구원
○ 2007 - 2008 : University of California at Berkeley, 박사후 연구원
