[오늘의 과학자]빛으로 암세포막 허무는 나노전달체 개발

머니투데이

류준영 기자

나노 유전자 전달체의 유전자 치료제 전달과정: <br><br>암세포 주변에 도달한 나노 유전자 전달체는 헐거워진 암세포 주변 혈관을 통해 암세포 주변 조직에 도달하고, 빛을 받아 활성화 되어 더욱 깊은 조직까지 침투하게 됨. 최종적으로 암세포내에 전달된 나노 전달체는 암세포내 소기관(엔도좀, endosome)의 낮은 산도에 반응하여 치료용 유전자와 분리되고 다시한번 빛을 받아 세포내막을 붕괴시켜 치료용 유전자가 암세포 핵으로 효과적으로 전달되는 것을 도와줌.

가톨릭대 생명공학과 나건 교수팀이 빛에 반응하는 치료용 '고분자 광감작제'를 이용해 항암치료용 나노 유전자 전달체를 개발했다고 30일 밝혔다.

'고분자 광감작제'(특정 파장 빛을 받으면 활성산소를 발생시키는 물질)는 종양 조직에서 빛에 반응해 암세포막을 붕괴시키는 물질을 생성, 유전자 치료제를 암세포 안으로 전달하는 효율을 크게 높인다.

유전자를 이용한 항암 치료는 기존의 화학 항암제에 반해 부작용이 적고 치료효과가 좋아 차세대 항암 치료제로 주목받고 있다. 하지만 유전자 자체만으로는 암세포내로 전달되기 어려워 치료효과가 낮다는 단점이 있었다.

빛을 이용한 스마트 유전자 전달<br><br>치료용 유전자를 함유한 스마트 나노전달체는 암세포 환경에서 분리되어유전자 치료제의 손상을 막고, 빛을 받아 일항산소를 발생하여 세포막을 붕괴시켜 유전자 전달 효율을 높임.

이에 연구팀은 빛과 암세포 주변 환경에 반응해 활성산소를 발생시키는 스마트 고분자 광감작제를 이용해 유전자 전달체를 개발했다.

활성산소는 산소원자를 포함하고 화학적으로 반응성이 높은 분자를 말한다. 산화력이 강해 생체조직내 세포막, DNA, 그 외의 모든 세포 구조를 손상시키고 손상의 범위에 따라 세포가 기능을 잃거나 사멸된다.

빛을 받은 광감작제가 활성산소를 만들면 이 활성산소가 암세포의 세포내막을 붕괴시켜 치료제를 세포 내로 효과적으로 전달할 수 있다.

일반적으로는 활성산소가 발생되면 유전자 치료제가 손상될 수 있는 위험이 있다. 하지만 연구진이 개발한 광감각제는 암세포 내로 들어가면 낮은 산도에 반응해 치료제와 자동으로 분리되기 때문에 손상을 입히지 않고 치료제가 깊은 암 조직까지 들어갈 수 있어 매우 효과적이다.

연구팀은 실제로 개발된 스마트 나노 유전자전달체를 이용해 치료가 어렵다고 알려진 흑색종(멜라닌 세포의 악성 종양) 생쥐에게 암 억제 유전자 치료제(p53 유전자)와 함께 투여한 결과, 기존의 유전자치료제만 사용했을 때 보다 6배 더 큰 효과를 나타냈다.

나건 교수/사진=카톨릭大

나건 교수는 "이번 연구결과는 유전자 전달 뿐만 아니라 다양한 의약품 전달에 적용할 수 있는 기반기술로써 의미가 크며 향후 암 정복에 기여할 것으로 개대된다"고 말했다.

이번 연구성과는 나노재료 분야 세계적인 국제학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈' 6월 17일자 게재됐다.