【후생신보】  국내 연구진이 암세포를 mRNA로 공격할 수 있는 새로운 치료 방법을 제시했다. 따라서 백신에 사용한 mRNA 기술이 암 치료까지 확장될 수 있다는 점에서 큰 의미를 갖는다.

 

가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단 합성생물학사업단 구희범 교수(교신저자 가톨릭의대 의생명과학교실)팀(박지선 박사 공동 제1저자, 이예은 연구원 공동 제1저자)이 암세포를 mRNA로 공격할 수 있는 새로운 치료 방법을 제시했다.

 

▲ (왼쪽부터) 구희범 교수 박지선 박사 이예은 연구원

 

구 교수팀은 암세포가 스스로 죽도록 만드는 유전자를 mRNA(전령 리보핵산) 형태로 전달하는 ‘지질 나노입자(Lipid Nanoparticle, LNP)’를 개발, 이를 활용해 폐 전이암 모델에서 항암 효과를 확인했다.

 

mRNA와 지질 나노입자는 코로나19 백신으로 최근 큰 주목을 받았고 항암 치료 연구에도 적용되고 있지만 주로 암백신의 형태로 근육 주사를 통해 주입되는 경우들만이 대부분이었다. 이는 정맥주사를 통해 암세포에 항암 유전자를 전달하기 어렵다는 점이 문제였으며 지금까지 발견되어 온 다양한 항암 유전자의 응용을 제한해 온 부분이었다.

 

구 교수팀은 이 문제를 해결하기 위해 최적화된 지질 나노입자를 활용했다. 지질은 쉽게 말해 ‘기름 성분’인데 이 성분으로 아주 작은 입자를 만들어 그 안에 유전물질인 mRNA를 넣는다.

 

mRNA는 세포 안에서 단백질을 만들도록 지시하는 역할을 하는데 구 교수팀은 여기에 ‘암세포가 스스로 죽도록 유도하는 단백질 두 종류를 만드는 설계도’를 담았다. 이렇게 만들어진 지질 나노입자는 특정 장기(폐)에만 도착하도록 설계되어, 다른 정상 장기를 건드리지 않고 암세포에만 영향을 주도록 했다.

 

구 교수팀이 활용한 전략은 단순히 하나의 신호를 전달하는 것이 아니라 두 가지 다른 경로로 암세포의 자멸(세포가 스스로 죽는 과정)을 유도하는 것이다.

 

그 첫 번째가 TRAIL(외부에서 신호를 보내 암세포가 죽도록 만드는 단백질)이며 두 번째는 BAK(세포 내부에서 자살 명령을 내려 세포가 죽게 하는 단백질)이다. 특히, 이러한 단백질들은 정상세포가 아닌 암세포에서 더욱 효과적이라는 점을 이용했다.

 

구 교수팀은 TRAIL과 BAK을 동시에 발현하도록 mRNA를 설계했다. 즉, 암세포에 ‘밖에서’도 죽으라는 신호를 보내고 ‘안에서’도 자살 프로그램을 작동시키는 이중 전략을 사용했다. 이 덕분에 항암 효과는 단일 유전자만 사용했을 때보다 훨씬 크게 나타났다.

 

실험 결과, 폐 전이암 모델에서 지질 나노입자를 이용한 mRNA 전달이 암세포 성장을 억제하고 전이를 막는 데 효과적이라는 사실이 확인됐다. 이는 mRNA 기반 항암치료의 새로운 가능성을 보여준 사례로 평가된다.

 

이번 연구는 단순히 실험실 수준에서 끝나는 것이 아니라 향후 다양한 암 치료 분야에 응용될 수 있는 잠재력을 보여준다. 특히, 최근 코로나19 백신을 통해 대중에게 알려진 mRNA 기술이 이제는 암 치료까지 확장될 수 있다는 점에서 의미가 크다.

 

▲ 암세포 사멸을 유도하는 mRNA를 전달하는 지질 나노입자가 폐암 전이 모델에서의 항암 효과 확인 모식도.

 

구희범 교수는 “이번 연구는 정맥주사를 통해 주입된 지질나노입자로 암세포에 mRNA를 직접 전달해 공격할 수 있는 가능성을 보여준 것”이라며 “앞으로 지질 나노입자와 mRNA 기술을 결합한 치료 전략이 폐암뿐 아니라 다른 암종에도 적용될 수 있도록 연구를 이어가겠다”라고 밝혔다.

 

구 교수팀의 연구는 가톨릭중앙의료원 기초의학사업추진단을 비롯해 ▲중견연구 ▲유전자편집·제어·복원기반기술개발사업 ▲박사과정생 연구장려금 지원사업 등의 지원을 받아 수행되었고 국제 학술지 ‘Chemical Engineering Journal’(IF=13.2) 온라인판에 게재되었고 오는 10월호에 실릴 예정이다.

 

한편 암은 여전히 우리 사회에서 큰 두려움의 대상이지만 이번 연구처럼 기초과학과 의학 연구가 맞닿아 융합했을 때 암을 극복할 수 있는 새로운 길이 열리게 될 것이다.

 

구 교수팀의 연구는 항암치료에 대한 정밀한 이해를 바탕으로 정확히 필요한 곳에만 약을 전달하는 기술이 암 치료에 있어 큰 가능성이 될 수 있다는 점에서 의료계의 주목을 받고 있다.