암세포에 침투해 암세포 에너지원(ATP)을 제거하고 미토콘드리아 기능장애를 일으키는 방식으로 암세포만 골라 죽이는 항암 치료 기술이 개발됐다.

UNIST(총장 이용훈) 화학과 유자형 교수팀은 암세포 미토콘드리아 안에서 암세포 APT와 결합해 거대 분자덩어리는 만들어내는 항암 유도물질을 개발했다. 이 물질을 투입한 암세포는 거대 분자덩어리 생성 과정에서 ATP가 소진돼 성장이 멈춘다. 또 분자덩어리가 거대하게 커지면서 미토콘드리아 막을 훼손시켜 미토콘드리아의 기능장애를 일으키는 방식으로도 암세포 성장을 방해한다.

그림1. 자기조립 항암 유도 물질의 작동원리그림1. 자기조립 항암 유도 물질의 작동원리
연구팀은 “이번 연구로 세포 에너지원인 ATP를 제거하는 동시에 미토콘드리아의 기능장애를 일으킬 수 있는 ‘거대 자기조립체’ 형성을 유도하는 방식이 효과적인 항암 전략이 될 수 있다는 것을 보였다”며 “향후 미토콘드리아 표적 약물 치료제 개발에 새로운 플랫폼이 될 것”이라고 기대했다.

세포 에너지원인 ATP는 미토콘드리아에서 만들어지기 때문에 ATP가 부족하거나 ATP를 만드는 미토콘드리아가 망가지면 대사 장애가 일어나 세포가 죽는다.

정상 세포도 ATP를 만들지만, 빠르게 증식하는 암세포는 ATP 농도가 더 높다. 연구팀은 바로 이 점에 주목해 고농도 ATP와 결합해 분자덩어리를 만들 수 있는 항암 유도물질을 개발했다. 정상세포에서는 ATP 농도가 낮아 이러한 분자덩어리가 만들어지지 않다.

이 분자 덩어리는 그 크기가 수백 나노미터 수준으로 커서 크기가 비슷한 미토콘드리아 막을 물리적으로 훼손시킨다. 또 분자덩어리 합성과정에서 ATP가 이 분자에 같이 뭉쳐져서 세포 내 ATP를 제거한다는 차별점이 있다.

암세포를 이용한 실험에서 암세포 성장이 정상세포 대비 느려짐을 확인했다.

그림2. 케미컬사이언스 저널 표지. 거대분자가 미토콘드리아 막을 훼손하는 모습. 그림2. 케미컬사이언스 저널 표지. 거대분자가 미토콘드리아 막을 훼손하는 모습.
UNIST 에너지화학공학과 곽상규 교수팀과 함께한 이번 연구 성과는 국제학술지인 케미컬 사이언스(Chemical Science)의 표지논문으로 선정돼 6월 2일에 출판됐다.