5월의 IBS 연구성과

1. 암표적 항암제 전달 시스템 개발

국내 연구진이 부작용 발생 가능성은 낮추고 항암치료율을 높인 효율적인 항암제 전달 시스템을 개발했다.

기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립 연구단 그룹리더인 김원종 교수팀은 경북대학교 및 미국 워싱턴대학 연구진과 공동으로 암세포에 선택적 항암치료를 가능하게 하는 항암제 전달 시스템을 개발해 '네이처 커뮤니케이션즈' 온라인판에 발표했다.

지금까지 다양한 항암제들이 개발되어 왔지만 치료 약물을 효율적으로 암세포에 전달할 수 있는 시스템이 없어 효율적인 항암치료가 이루어지지 못했다. 현재 가장 많이 사용되는 항암제 전달 시스템은 단순히 비수용성의 항암제를 유기용매에 녹여서 직접 주사하는 방법이다. 이는 암세포가 아닌 정상세포에도 항암제가 전달되고, 유기용매에 의한 독성 때문에 많은 부작용을 일으키는 단점을 지닌다. 따라서 항암제를 안전하게 암세포로만 전달할 수 있는 새로운 개념의 약물전달 시스템의 개발이 필수적이었다.

이에 연구진은 '강력한 주인-손님 상호작용(Host-guest Interaction)'을 이용해 암세포에 선택적 항암치료를 가능케 하였다. 이번 연구 결과로 혈액순환 시 비정상적인 항암제 방출로 인한 부작용을 해결하였을 뿐 아니라 암세포를 만났을 때만 선택적으로 항암제를 전달하고 치료할 수 있게 됐다.

김원종 그룹리더는 "강력한 주인-손님 상호작용을 이용한 항암제 전달 시스템은 항암치료에 높은 효과를 보일 수 있다"며 "간편한 방법으로 항암제의 대량생산 및 개량이 가능하여 앞으로 다양한 질병 치료를 위한 약물 전달 시스템의 개발에 중요한 기술적 기반이 될 것으로 기대한다"고 밝혔다.

2. IBS, 단백질-RNA 이용해 줄기세포 유전체 교정방법 개발

IBS 유전체교정연구단(단장 김진수)이 기존보다 효과적인 유전자 교정 방법을 개발해 유전체 분야 국제 저명 학술지 지놈 리서치(Genome Research, IF 14.397) 6월호 표지논문으로 선정됐다.

기존에는 플라스미드 DNA를 세포 내에 주입해 단백질 및 RNA 형태로 발현되게 하는 방식을 사용해 왔다. 하지만 이 방식은 일부 플라스미드 조각이 세포의 유전체에 삽입되기 때문에 암을 유발할 수 있는 물질을 만들어 내는 등 전반적인 예측이 어렵다는 문제가 있었다.

그러나 김진수 단장 RNA 유전자가위를 구성하는 'Cas9 단백질'이라는 물질을 정제하여 작은 RNA 분자인 '가이드 RNA'와 결합한 후 전기 자극을 가해 세포 내로 직접 전달함으로써 RNA 유전자가위를 통한 유전자 교정을 효과적으로 성공해 낼 수 있었다고 밝혔다.

김진수 단장은 "단백질-RNA의 형태로 RNA 유전자가위를 도입할 경우 기존 연구방법들에 비해 정확성이 크게 높아졌음을 확인하였다."고 밝히며 "만약 RNA 유전자가위가 의도하지 않은 DNA 염기서열을 자르게 되면 세포독성을 일으키거나 원하지 않는 염색체 변이를 유발할 수 있기 때문에 RNA 유전자가위의 정확성은 유전질환 치료를 위한 핵심과제로 꼽힌다."며 이번 연구 성과의 의미를 강조했다.

3. 노인성 질환 유발하는 '아밀로이드 섬유화' 억제 방법 발견

노인성 질환을 일으키는 원인의 하나로 알려진 '아밀로이드 섬유화'를 억제하는 방법을 국내 연구진이 찾아내 화학분야 세계 권위지인 안게반테 케미(Angewandte chemie)에 게재됐다. 이번 연구 성과는 복잡계 자기조립 연구단 김기문 단장이 이끄는 연구팀과 포스텍(POSTECH) 화학과/첨단재료과학부 김준곤 교수팀이 공동으로 이뤄낸 성과다.

아밀로이드 섬유화는 몸속에서 다양한 기능을 수행하는 단백질이 특정한 생리적 작용을 통해 커다란 덩어리(응집체)를 형성하는 현상으로 알츠하이머, 파킨슨, 이형당뇨, 해면양뇌증(광우병) 등의 질병과 관련되어 있다. 연구진은 단백질의 특정 부분에 결합하는 쿠커비투릴 기반의 초분자 화학을 이용하여 단백질 사이의 비정상적인 상호작용을 억제할 수 있다는 사실을 밝혀냈다.

연구진은 이번 성과를 통해 수명연장과 고령화에 따라 사회문제로 대두되고 있는 각종 퇴행성 질환의 발병원인을 규명하고 치료제를 개발하는 데 중요한 단초를 제공할 것으로 기대하고 있다.