KAIST 김유천 교수 공동연구팀, 암세포 사멸 유도하는 새 방식의 항암제 개발
KAIST 김유천 교수 공동연구팀, 암세포 사멸 유도하는 새 방식의 항암제 개발
  • 정한영 기자
  • 승인 2019.08.01 19:31
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이온의 항상성 교란을 통해 암세포 자가사멸 유도하는 항암 인공펩타이드
연구결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’ 7월 17일 자 표지논문(Back cover)으로 게재됐다

세포 안팎의 이온 기울기는 세포의 성장, 분열 및 대사작용 등 여러 중요한 역할을 매개한다. 따라서, 세포의 이온 항상성 교란은 세포의 중요한 기능을 억제하기 때문에, 효과적으로 자가 사멸을 유도할 수 있다. 

이온 교란 물질은 최근에 새로운 항암제로 사용되고 있다. 이온 교란 능력이 뛰어나지만, 소수성이 크기 때문에 물에 대한 용해도가 낮고, 임상 적용가능성이 낮은 한계점을 갖고 있었다. 또한, 이온 교란을 통한 자가사멸 유도 메커니즘이 정확하게 규명되어 있지 않아서, 많은 연구가 필요한 분야이기도 하다.

이에 국내 연구진 KAIST(총장 신성철) 생명화학공학과 김유천 교수 공동 연구팀이 세포의 이온 항상성을 교란하는 새로운 원리로 암세포 자가사멸을 유도하는 항암제를 개발했다. 연구팀이 개발한 이온 교란 펩타이드는 세포의 활성산소 농도를 급격하게 높이고 소포체에 강력한 스트레스를 부여해 최종적으로 자가사멸을 유도할 수 있으며, 물에 대한 용해성이 좋아 향후 임상에 적용 가능할 것으로 기대된다.

왼쪽부터 김유천 교수, 이대용 박사(사진:KAIST)
왼쪽부터 김유천 교수, 이대용 박사(사진:KAIST)

연구팀은 수용성을 지니고 칼륨 이온을 운반할 수 있는 알파나선 펩타이드 기반 항암물질을 개발하고 펩타이드 끝에 양이온성을 지니며 물에 잘 녹는 친수성이 강한 그룹과 칼륨 이온 운반이 가능한 그룹을 결합해 이온 수송 능력과 친수성을 동시에 지니게 했다.

이 항암 펩타이드는 세포 내의 칼륨 농도를 낮추는 동시에 세포 내 칼슘 농도를 증가시킨다. 증가한 세포 내 칼슘 농도는 세포 내의 활성산소 농도를 크게 높여, 소포체 스트레스를 일으키며 최종적으로 자가사멸을 유도한다.

연구팀은 종양을 이식한 실험용 동물 모델에 새로운 항암물질을 투여해 높은 항암 효과와 소포체 스트레스를 통한 자가사멸 신호를 확인해 암 성장을 저해할 수 있음을 증명했다.

연구를 주도한 이대용 박사는“이온 교란 펩타이드는 세포 내의 활성산소 농도를 크게 높여 세포 자가사멸을 유도하기 때문에 기존의 항암 치료보다 더 효과적일 것으로 기대한다”라고 말했다.

김유천 교수는 “새로운 기작으로 암세포를 사멸하는 항암 펩타이드는 기존 항암요법의 한계점을 대체할 수 있는 새로운 방법으로 사용될 것이라 기대한다”라고 말했다.

KAIST 생명화학공학과 이대용 박사와 한양대학교 생명공학과 이수환 박사과정이 공동 1 저자로 참여하고, 한양대학교 생명공학과 윤채옥 교수가 공동 교신저자로 참여한 이번 연구결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’ 7월 17일 자 표지논문(Back cover)으로 게재됐다. (논문명: A helical polypeptide-based potassium ionophore induces endoplasmic reticulum stress-mediated apoptosis by perturbing ion homeostasis)

 


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