정현정 KAIST 교수팀, 생체 내 표적 조직에 약효 특이적 전달
다양한 암종에 적용 가능 유전자 치료 플랫폼 기술 개발 기대
크리스퍼(유전자 가위)를 이용해 생체 내 표적 조직에 약효를 특이적으로 전달하는 항암 신약이 개발됐다.
정현정 KAIST 생명과학과 교수팀은 크리스퍼 기반 표적 치료제로 항체를 이용한 크리스퍼 단백질을 생체 내 표적 조직에 특이적으로 전달하는 항암 신약을 개발해 암세포 선택적 유전자 교정 및 항암 효능을 보였다고 8일 밝혔다.
최근 크리스퍼 기술을 활용한 유전자 교정 치료제 연구가 활발하게 이뤄지며, 기존 화학적 항암치료제와는 달리 질병 표적 유전자를 영구적으로 교정할 수 있어 암 및 유전 질환 치료제로 각광받고 있다. 하지만, 생체 내 암 조직에 대한 낮은 전달 효율과 효능으로 어려움을 겪고 있다.
유전자 치료에 사용하는 바이러스 기반 전달 방법은 인체 내 면역 부작용, 발암성 등의 위험을 동반한다. 단백질 기반의 크리스퍼 기술 전달은 본래의 표적과는 다른 분자의 저해 혹은 활성화 효과를 가져오는 오프타깃 효과가 최소화되기 때문에 보다 높은 안전성으로 치료제 개발에 적합하다. 하지만 크리스퍼 단백질은 분자량이 커서 전달체에 탑재가 어렵고 전달체의 세포 독성 문제, 낮은 표적 세포 전달 등의 어려움이 따른다.
연구팀은 이런 문제점들을 극복하기 위해 크리스퍼 단백질에 특정 아미노산을 변경시켜 다양한 생체분자를 보다 많이 결합시키고 생체 내 본질적인 생화학 과정을 방해하지 않는 단백질을 개발했다.
기존 비 바이러스성 전달체의 문제 해결 및 표적 세포로의 전달을 위해 개량한 크리스퍼 단백질을 난소암에 표적할 수 있는 항체와 결합함으로써 표적 치료제를 위한 항체 결합 크리스퍼 나노복합체(αHer-CrNC, anti-Her2 conjugated CRISPR nanocomplex)를 개발했다.
암세포 표면에는 '종양 항원'(tumor antigen)으로 알려진 항원이 존재한다. 몇몇 종양 항원은 표적이 돼 진단 및 임상시험에 이용되고 있다.
연구팀은 개발한 항체 결합 크리스퍼 나노복합체가 종양 항원을 표적해 난소암세포 및 동물모델에서 암세포 특이적으로 세포 내 전달이 가능하고 세포주기를 관장하는 PLK1(polo-like kinase) 유전자 교정을 통해 높은 항암효과가 나타남을 확인했다. PLK1은 세포 분열을 조절하는 인산화효소로, 암세포 분열과 관련이 깊다고 알려져 있다. 이번 연구에서는 PLK1 유전자를 표적해 암세포 분열을 억제하는 항암 효과를 유도했다.
정현정 교수는 "이번 연구는 최초로 크리스퍼 단백질과 항체를 결합해 효과적으로 암세포 특이적 전달 및 항암 효능을 보였다는 점에서 의의가 있다"면서 "이번 연구 결과를 기반으로 향후 생체 내 전신 투여를 통한 유전자 교정 치료 및 다양한 암종에 적용할 수 있는 플랫폼 기술 개발을 기대하고 있다"고 말했다.
KAIST 생명과학과 석박사통합과정 양승주 학생이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제학술지 <어드밴스드 사이언스>(Advanced Science) 3월 29일자 온라인판에 게재됐다. 논문명은 'An Antibody-CRISPR/Cas Conjugate Platform for Target-Specific Delivery and Gene Editing in Cancer'.
