항암제 대신 몸속 ‘빛나는 단백질’로 암세포 죽인다

생물발광현상을 이용한 암세포의 광역학적 치료법 모식도/사진=KBSI

항암제와 같은 기존 화학적 제제가 아닌 몸속 단백질만을 이용해 암세포를 죽이는 새로운 치료법이 나왔다.

한국기초과학지원연구원(이하 기초과학지원연) 광주센터 이성수 박사, 한양대학교 생명과학과 김영필 교수, 울산대학교 의과대학 이경진 교수로 이뤄진 공동연구팀이 스스로 빛을 내는 단백질로 암세포를 사멸시켜 암을 치료하는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.


이 기술은 생체물질이 스스로 빛을 내는 ‘생물 발광’ 현상을 응용해 외부에서의 빛 자극 없이 치료과정을 유도한다. 암세포 사멸 후에는 치료에 사용된 단백질이 빠르게 체내에서 분해돼 부작용이 적다.

공동연구팀은 “이번 치료법은 화학적 제제로 인한 부작용을 현저하게 낮춰 주는 것이 가능해 암 치료뿐만 아니라 향후 다양한 노인성 질환 치료에 응용이 가능할 것”이라고 말했다.

공동연구팀이 개발한 암 치료 단백질은 암세포 세포막에 결합해 빛을 내도록 한 단백질 부위와 빛 자극으로부터 암세포 사멸을 유도하는 단백질 부위를 결합한 구조로 이뤄졌다. 즉 암을 정확하게 공격할 표적지와 공격용 무기(효소)를 합쳐놓은 구조라고 할 수 있다.

연구팀은 “표적지 역할을 하는 단백질이 암세포에 결합해 스스로 빛을 발생시키고, 이렇게 발생한 빛을 통해 암세포의 활성산소 농도를 높여 암 세포를 죽이는 원리”라고 설명했다.


생체물질이 스스로 빛을 내는 발광현상은 광량이 낮아 치료에 활용하기엔 한계가 있었다. 연구팀은 이 같은 문제점을 기초과학지원연 광주센터의 ‘3차원 홀로토모그래피 현미경’을 통해 해결했다. 이 장비는 살아있는 세포를 전처리 과정 없이 실시간으로 분석할 수 있다.

연구팀에 따르면 기존 분석기술장비로는 치료제의 작용 과정을 단계별로 각각 분석하고 일부 과정은 유추할 수밖에 없다. 3차원 홀로토모그래피 현미경 기술은 치료 기작과 암세포의 변화를 정확히 관찰, 동물모델을 이용한 약물의 효과 검증을 빠르게 진행할 수 있다.

이성수 박사는 “3차원 홀로토모그래피 현미경 기술을 이용해 세포가 살아있는 상태에서 치료 단백질의 암세포 세포막 결합과정부터, 단백질의 발광 현상, 이에 따른 암세포 내 활성산소 생성 유도과정, 활성산소에 의한 암세포의 사멸과정 등 암 치료 전 과정을 실시간 분석했다”고 말했다.

이어 “3차원 홀로토모그래피 기술을 응용하면 살아있는 세포에서 일어나는 생물학적 변화 과정을 실시간으로 관찰할 수 있어, 이번과 같이 새로운 개념의 암 치료제 개발은 물론 퇴행성 뇌 질환 등 여러 질환의 발병기작을 이해하고 치료방법을 개발하는데 응용될 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 이번 연구성과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴스’에 게재됐다.