컴퓨터로 디자인한 단백질을 암세포에 전달했더니…

▲ 컴퓨터로 디자인 된 BINDI 단백질.

[라포르시안]  컴퓨터로 디자인한 단백질이 헤르페스 바이러스의 일종인 '엡스테인-바 바이러스'(Epstein-Barr virus, EBV)가 감염된 암 세포의 자살을 유도한다는 연구 결과가 나왔다. 새로운 전달체인 `BINDI`가 세포 내의 표적으로 전달되자 실험실의 림프종(lymphoma) 모델에서 종양 성장을 억제하고 생존을 연장시키는 것으로 나타났다.

`BINDI`라는 단백질 분자는 엡스테인-바 바이러스에 감염된 암 세포의 자기파괴를 유도하기 위해 만들어졌다. 많은 암이 엡스테인-바 바이러스와 연관되어 있으며, 이 바이러스는 오래되고, 비정상적이며 감염되거나 손상된 세포를 파괴할 수 있다.

엡스테인-바 바이러스는 감염성 단핵구증 및 관련된 여러 질병과의 싸움 후에 오랜 시간 지속된다. 이 바이러스는 세포가 침략자를 죽이는 것을 방지해 살아남는다. 세포 군(群) 통제를 방해하는 이 바이러스는 암 증식에 기여할 수 있다고 알려졌다.

세계적 과학저널 `Cell`(6월 19일자)에 게재된 보고서에 의하면 연구진은 바이러스를 간섭하는 컴퓨터로 설계한 BINDI라는 단백질을 이용해 엡스테인-바를 감염시킨 암 세포주의 구성 요소가 작은 조각으로 터진다는 것을 발견했다. BINDI 단백질은 UW 단백질 디자인 연구소(UW Institute for Protein Design)에서 만들어졌다.(BINDI는 세포 내에서 기능하도록 하는 BHRF1-억제 디자인 -BHRF1-INhibiting Design acting Intracellularly-의 약자이다.)

이 논문의 주 저자는 워싱턴대학 생화학과 소속의 에릭 프로코(Erik Procko)와 생명공학과 제프리 Y 버구익(Geoffrey Y. Berguig)이다. 이들은 UW 프레드 허친슨 암연구센터(Cancer Research Center), 시애틀 암케어협력(Seattle Cancer Care Alliance) 및 스크립스 연구소(Scripps Research Institute)의 과학자, 의료진 등과 협력했다.

연구진은 엡스테인-바 바이러스 양성 림프종의 실험 모델에서 BINDI 단백질을 시험했다. 림프종은 암의 한 유형으로 림프절, 비장, 골수, 혈액 및 인체 여러 부분에 영향을 미칠 수 있다. 연구진은 림프종 조직을 생쥐에 이식해 BINDI의 치료 특성을 평가하였다.

연구 과정에 참여한 과학자들은 세포 내 암 표적으로 단백질을 전달하기 위해 새로 설계한 항체-표적 나노전달체를 통해 BINDI 단백질을 암 세포로 전달했다. BINDI는 예상대로 작용해 종양의 성장을 억제하고 생쥐가 더 오래 살 수 있게 했다.

연구진은 "우리는 표적 세포를 선택적으로 죽이는 단백질을 설계하는 것에 특히 관심을 가지고 있다. 이러한 단백질은 다른 세포에 독성이 있는 현재의 화합물보다 강점을 제공할 것"이라고 말했다. 이 연구는 또한 현재의 단백질 치료제가 세포 밖의 표적에 한정적이기 때문에 새로운 종류의 세포 내 단백질 약물 개발에 대한 가능성을 보여준다.

BINDI는 엡스테인-바 바이러스 단백질인 BHRF1을 인지하고 부착하지만 유사 단백질은 인지하지 못하도록 설계됐으며, 암 세포가 생존하도록 하지만 BINDI와 결합하면 더 이상 세포 사멸을 피할 수 없게 된다. 과학자들은 BINDI의 결정 구조를 조사한 후 컴퓨터를 통해 단백질 분자의 구조와 거의 일치하는지를 검토했다.

연구진은 "단백질 모델과 실제 구조 사이의 근접한 일치를 통해 컴퓨터 설계를 통한 독소가 성공적으로 개발될 수 있다는 것을 강조하고 싶다"고 말했다.<원문 바로가기>