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암 진단 및 치료를 동시에 할 수 있는 새로운 항암제 개발
이름 : 언론홍보 | 작성일 : 2020.12.10 22:22 | 조회수 : 1211
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암 진단 및 치료를 동시에 할 수 있는 새로운 항암제 개발


암유발 인자 PLK1을 타겟으로 하는 단백질 구조 기반 약물 설계로 부작용 최소

미국 국립암연구소 등과의 국제공동연구,

의약화학분야 국제학술지 Journal of Medicinal Chemistry표지논문 선정

 

 

  한국기초과학지원연구원(원장 신형식, 이하 KBSI) 바이오융합연구부 방정규 박사 연구팀은 한국생명공학연구원(KRIBB), 한국과학기술연구원(KIST), 미국 국립암연구소(NCI/NIH) 등과의 국제공동연구를 통해 부작용을 최소화하며 암 진단과 치료를 동시에 할 수 있는 표적항암제를 개발했다.

 기존 항암제들은 약물 결합 부위가 매우 다양하여 암세포만을 타겟으로 할 수 없었고, 이로 인해 화학적 항암치료로 건강한 세포까지 파괴하는 부작용이 매우 컸다. 반면, 이번에 개발된 항암제는 암 유발과 밀접한 관련이 있는 폴로유사인산화효소*(Polo-like Kinase-1, 이하 PLK1)의 폴로 박스 도메인(Polo-Box Domain)** 타겟으로 하기 때문에 부작용이 매우 적고, 이를 이용해 암을 초기에 진단할 수 있는 진단제로서의 역할을 동시에 수행할 수 있다. 

*폴로유사인산화효소(PLK1) : 세포의 유사분열(mitosis) 과정에서 중요한 역할을 하는 효소. PLK1은 세포주기 중 세포분열준비기/분열기(G2/M)에 방추사의 발생과 염색체와의 결합, 딸세포 분열까지 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 인자로 폐암, 흑색종 등 다양한 종의 암세포에서 발현이 증가하는 것이 관찰된다. PLK1이 과발현하면 비정상적인 중심체가 증폭되고 이로 인해 세포의 부적절한 분리가 발생해 종양을 형성한다

**폴로 박스 도메인(Polo-Box Domain) : PLK1은 카이나아제 도메인과 폴로 박스 도메인으로 구성되어 있으며, 이 중 폴로 박스 도메인은 PLK1의 생존에 중요한 역할을 담당한다. (아래 그림 참조)


▲  카이나아제 도메인과 폴로박스 도메인으로 구성된 PLK1

  방정규 박사 연구팀은 지난 2009년 방사광가속기를 이용하여, 암 유발에 관여하는 PLK1폴로 박스 도메인과 결합하는 펩타이드 기반 항암제를 개발하고 그 3차원 구조를 규명하여 Nature 자매지에 게재하였으나, 펩타이드 기반 약물은 세포 투과성 문제로 임상 적용을 위한 경구 투여가 불가능했다. 이번 연구에서 개발한 항암제는 기존의 3차원 복합 구조를 바탕으로 세포 투과가 가능한 경구용 저분자로 개발됨으로써, 주사제로 개발되는 일반적인 항암제와 달리 경구 투여가 가능하다는 장점도 있다

 공동연구팀은 개발한 항암제를 암에 걸린 실험동물에 투여한 결과 암 억제 효과를 확인했으며, 항암제를 형광 물질과 함께 주입한 결과 정확하게 암 부위만을 타겟으로 하는 것을 확인함으로써 초기 암 진단도 가능함을 증명하였다.

단백질 3차원 구조를 기반으로 설계된 항암제 및 마우스를 이용한 항암효과

 

  이번 연구성과는 의약화학분야 저명 국제 학술지인 Journal of Medicinal Chemistry(논문명 : Development of a Polo Like Kinase1 Polo-Box Domain Inhibitor as a Tumor Growth Suppressor in Mice Model; 공동교신저자 : 이경상(미국 국립암연구소), 유은경(KBSI 바이오융합연구부), 방정규(KBSI 바이오융합연구부), IF=6.205, JCR 상위5%이내)1210일 표지논문으로 게재됐다.


'Journal of Medicinal Chemistry'  Volume 63, number 23 (발간: '20.12.10)에 표지논문으로 게재 

(그림 설명: 암세포의 생존에 필수적인 단백질인 PLK1만을 선택적으로 공격하는 총알(항암제)의 발사)

 

  KBSI 방정규 박사는 이번 연구를 통해 암 유발 단백질의 특정 결합 부위를 타겟으로 하는 항암제를 개발하여 항암제를 암세포에 정확히 전달하는 것이 가능해졌다. 이로써 암세포 주변 다른 세포까지 파괴하는 항암제의 부작용 문제를 해결함과 동시에, 신규 암 바이오마커 개발에도 적용할 수 있을 것이라고 밝혔다.

▲ (왼쪽부터) KBSI 바이오융합연구부 방정규 책임연구원, 유은경 책임연구원, 미국 국립암연구소 이경상 박사

(왼쪽 위 세번째) KBSI 구나 스카란 박사후연구원(공동 제1저자)과 KBSI 방정규 박사 연구팀 등

  이번 연구는 한국생명공학연구원(KRIBB) 김보연 박사팀과 미국 국립암연구소(NCI/NIH) 이경상 박사 등이 참여한 국제적 다학제간 융합연구로 진행됐다

  본 연구를 수행한 연구자들은 현재 국가과학기술연구회 창의형 융합연구단에서 에피프로테옴 기반 저독성 항암 치료제 개발에 참여하고 있다.

  향후 국내 제약 회사 또는 벤처 기업들과 공동으로 전임상 및 임상 시험을 통하여 항암제 개발의 가장 큰 문제점인 부작용 문제를 해결할 수 있는 새로운 개념의 항암제 개발을 위한 후속 연구를 추진할 계획이다. <>




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