빛에 반응해 암세포 막을 파괴하고 치료 유전자를 효과적으로 전달

국내 연구진이 빛에 반응하는 치료용 고분자를 이용하여, 항암치료를 위한 나노 유전자 전달체를 개발했다. 고분자 광감작제*는 종양 조직에서 빛에 반응해 암세포막을 붕괴시키는 물질을 생성, 유전자 치료제를 암세포 안으로 전달하는 효율을 크게 높인다.
 
    * 광감작제(photosensitizer) : 특정 파장의 빛을 받으면 활성산소를 발생시키는 화학물질

가톨릭대 생명공학과 나건 교수팀(교신저자)와 박신정, 박우람 박사 연구원(공동 제1저자)이 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업의 지원으로 수행되었고, 나노재료 분야의 세계적 저널인 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈誌 (Advanced functional Materials) 6월17일자 게재되었으며, 저널표지로 선정되어 다시 주목되었다.
    
(논문명 : Tumor Intracellular-Environment Responsive Materials Shielded Nano-Complexes for Highly Efficient Light-Triggered Gene Delivery without Cargo Gene Damage)

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 큰 단점이 있다.

연구팀은 빛과 암세포 주변 환경에 반응하여 활성산소*를 발생시키는 스마트 고분자 광감작제를 이용하여 유전자 전달체를 개발했다. 빛(光)과 나노(Nano)기술을 융합시킨 성과이다.
    
   * 활성산소(reactive oxygen species, ROS) : 산소원자를 포함하는 화학적으로 반응성이 아주 높은 분자로 산화력이 강하여 생체조직내 세포막, DNA, 그 외의 모든 세포 구조를 손상시키고 손상의 범위에 따라 세포가 기능을 잃거나 사멸됨

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.  

실제 개발된 스마트 나노 유전자전달체를 이용해 치료가 어렵다고 알려진 흑색종* 생쥐에게 유전자치료제(p53 유전자**)와 함께 투여한 결과, 기존의 유전자치료제만 사용했을 경우 보다 6배 더 큰 효과를 나타내는 것을 확인하였다.
   
* 흑색종(melanoma): 멜라닌 세포의 악성 종양. 대개가 피부에 잘 나타나지만 창자와 눈을 포함한 신체의 다른 부위에도 나타날 수 있고 난치성 암으로 알려짐
    ** p53 유전자: 암 억제 유전자로서 암을 예방하기에 중요함. 많은 항암 작용 메커니즘을 가지고 있으며, 세포자살, 유전체 안정성에 역할을 하며 혈관신생을 막음

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