아주대 ‘정밀 약물 전달’ 관련 기술 개발

[이데일리 신하영 기자] 아주대 연구팀이 생체 환경에서 약물의 방출 시간·위치를 정밀하게 제어하는 기술을 개발했다.

사진 제공=아주대

아주대는 첨단바이오융합대학 김은하(사진)·김욱·유태현 교수팀이 이러한 연구 성과를 얻었다고 26일 밝혔다.

연구팀은 ‘비스하이드록시 트랜스-사이클로옥텐(C2TCO)’이라는 생체적합성 링커 화합물을 효율적으로 합성하는 기술을 개발했다.

생물직교성 클릭 화학(Bioorthogonal Chemistry)은 우리 몸속에서 일어나는 복잡한 화학 반응들과는 무관하게 설계자가 원하는 반응만을 일으킬 수 있는 ‘똑똑한 화학 기술’이다. 이 기술은 우리 몸의 단백질이나 DNA처럼 중요한 생체 분자와는 부딪히지 않고, 정해진 두 물질끼리만 결합하도록 돕는데 이를 ‘생물직교성’이라고 한다.

이는 마치 자동차 안에서 누구나 안전벨트를 쉽게 결합(클릭)시킬 수 있는 것처럼 손쉽게 정해진 물질끼리의 반응이 일어날 수 있도록 도와준다는 점에서 매우 유용하다.

그중에서도 ‘클릭-투-릴리즈’(click-to-release)라는 생물직교성 클릭 화학 기술을 사용하면, 설계자가 원하는 반응을 통해 약물이나 형광물질 같은 특정 물질을 원하는 시점과 장소에 떨어뜨려 방출할 수 있다.

이러한 기술을 활용하면 복잡한 절차 없이 몸속에서 원하는 곳에만 정확하게 약물을 전달하거나 특정 반응을 일으킬 수 있다. 항체에 약물을 달아 주사하고, 이 약물이 암 조직 주변에 도달했을 때 두 물질이 반응을 일으키며 활성화되도록 설계할 수 있는 것. 이에 최근에는 신약 개발에도 해당 기술이 널리 활용되고 있다.

아주대 연구팀은 기존의 클릭-투-릴리즈 시스템을 더욱 단순하고 효율적인 방식으로 구현해냈다. 이를 적용해 형광체가 부착된 항체(C2TCO-FL)를 만들고, 이후 유기 화합물을 이용해 형광 신호를 원하는 시점에 제거하는 데 성공했다. 이를 통해 하나의 세포 샘플을 반복적으로 다양한 항체로 염색·신호 제거·재염색하는 ‘다중 사이클 면역형광이미징’이 가능함을 입증해냈다.

연구팀은 또한 세포 표면 단백질 PD-L1을 표적하는 치료용 항체(아테졸리주맙)에 세포 독성 약물(MMAE)을 연결한 항체-약물 접합체(ADC)를 개발했다. 이 접합체는 테트라진 처리 시 표적 부위에서만 약물을 정밀하게 방출할 수 있어 부작용을 줄이고 약효를 극대화할 수 있는 장점이 있다. 연구팀이 수행한 실제 세포 실험에서 실제 약물 방출 후 강력한 암세포 사멸 효과를 보였다.

이번 연구는 삼성미래기술육성사업의 지원을 받아 수행했으며 연구 결과는 국제 저명 학술지(Bioconjugate Chemistry) 5월호 표지 논문으로 선정됐다. 아주대 대학원 분자과학기술학과의 박사후연구원 V. 아룬(Arun) 박사와 석박사 통합과정의 이민주·최홍서·이상우 학생이 공동 제1저자로 참여했으며, 첨단바이오융합대학·대학원 분자과학기술학과의 김은하·김욱·유태현 교수가 교신저자를 맡았다.

김은하 교수는 이번 연구 결과에 대해 “현재 기초연구 단계로 앞으로 관련 연구의 확장을 통해 암 치료, 정밀 진단 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것“이라고 설명했다.