포스텍 연구진, 美 워싱턴대 연구진과 공동개발…"항암제 대량생산·개량 가능해"
미래창조과학부는 복잡계 자기조립 연구단 그룹리더인 김원종 교수<사진>팀이 경북대학교 및 미국 워싱턴대학 연구진과 공동으로 부작용이 적고 높은 항암치료율을 보이는 효율적인 항암제 전달 시스템을 개발, '네이처 커뮤니케이션즈((Nature Communications)지에 연구결과를 담은 논문을 게재했다고 8일 밝혔다.
이번 연구 성과는 ‘강력한 주인-손님 상호작용(Host-guest Interaction)1)’을 이용한 것으로, 암세포에 선택적 항암치료를 가능케 하는 길을 열었다.
연구진은 그동안 항암치료의 문제점으로 지적돼온 혈액순환 과정에서의 비정상적인 항암제 방출로 인한 부작용을 해결한 것은 물론 암세포 표적물질 도입을 통해 암세포를 만났을 때만 선택적으로 항암제를 전달·치료할 수 있는 기술을 개발하는 데 성공했다.
새로운 전달 시스템은 대량생산 및 개발이 간편해 앞으로 항암제 개발에 중요한 기술적 기반을 제공할 것으로 기대를 모으고 있다.
연구진은 항암제의 일종인 '파클리탁셀'(Paclitaxel)2)이 환상(環狀) 구조의 올리고당인 싸이클로덱스트린(Cyclodextrin)3) 내부에 들어가는 이른바 '주인-손님 상호작용'(Host-Guest Interaction)에 주목하고 이를 새로운 약물 전달 시스템의 개발에 응용했다.
주인-손님 상호작용이란 구조적으로 빈공간이 있는 내부에 어떤 물질이 특이적인 상호작용으로 들어가는 것을 말한다.
이때 빈공간이 있는 물질을 주인물질이라고 하고, 들어가는 물질을 손님물질이라고 부른다.
연구진은 주인-손님 상호작용 극대화를 위해 고분자화된 싸이클로덱스트린과 고분자화된 파클리탁셀을 개발, 이들 간의 상호작용을 통해 혈액 내에서 안정된 구조체를 유지하는 새로운 종류의 나노조립(Nano-assembly)을 개발했다.
나노조립의 표면에 암세포 표적물질을 도입함으로써 혈액 속을 안정적으로 순환하면서 암세포에 효율적으로 항암제를 전달하는 암세포 표적 약물 전달시스템을 개발해 냈다.
이번에 개발된 약물 전달시스템은 혈액순환 과정에서는 안정된 구조체를 유지해 항암제의 방출을 억제하지만 암세포 내부로 유입되면 항암제가 선택적으로 방출돼 높은 항암치료 효과가 기대된다.
지금까지 다양한 항암제가 개발됐지만 효율적인 항암치료가 이뤄지지 못한 것은 치료 약물을 효율적으로 암세포에 전달할 수 있는 시스템이 부재했기 때문이다.
게다가 항암제가 암세포에 도달하기 전 혈액 내에서 비정상적으로 방출돼 낮은 항암치료 효과와 부작용을 유발했다.
현재 가장 많이 사용되는 항암제 전달시스템은 단순히 비수용성의 항암제를 유기용매에 녹여 직접 주사하는 방법이다.
이 방식은 암세포가 아닌 정상세포에도 항암제가 전달되고, 유기용매에 의한 독성 때문에 많은 부작용을 일으키는 단점을 지녔다.
최근 사용되기 시작한 고가의 차세대 약물들은 '마이셀'(Micelle)이라는 약물 전달시스템을 이용한 것으로, 용매에 의한 부작용은 줄일 수 있지만 암세포에 도달하기 전 혈액순환 과정에서 약물 전달시스템이 붕괴돼 비정상적인 약물 방출 현상이 나타났다.
연구논문의 교신저자로 참여한 김원종 IBS 복잡계 자기조립 연구단 그룹리더는 “강력한 주인-손님 상호작용을 이용한 항암제 전달 시스템은 항암치료에 높은 효과를 보일 수 있다”며“간편한 방법으로 항암제의 대량생산 및 개량이 가능해 앞으로 다양한 질병 치료를 위한 약물 전달 시스템의 개발에 중요한 기술적 기반이 될 것으로 기대한다”고 말했다.