암세포가 면역공격을 피하는 데 쓰는 단백질을 분해해 암세포를 죽이는 기술이 개발됐다.
울산과학기술원(UNIST) 화학과 유자형 교수팀은 암이 면역 회피에 쓰는 단백질을 분해하는 복합체 조립 기술을 개발했다고 23일 밝혔다. 복합체 안에 면역 회피 단백질을 가둬 단백질 분해가 일어나는 리소좀으로 보내는 원리다. 면역계가 암세포를 인식하고 제거할 수 있는 환경을 만들어 암 치료 효과를 높일 수 있을 것으로 기대된다.
암세포는 PD-L1이라는 단백질을 정상세포보다 많이 만들어 세포 표면에 내세운다. 면역세포에 ‘공격 금지’ 신호를 보내는 이 단백질 덕분에 암세포는 인체 면역 감시망을 피해 빠르게 증식할 수 있다.
연구팀은 아세타졸아마이드를 기반으로 암세포의 PD-L1만 골라 분해할 수 있는 기술을 개발했다. 아세타졸아마이드는 암세포 표면에 분포하는 CAIX 효소에 달라붙어 단백질 나노 복합체를 형성하고, PD-L1과 같은 면역 회피 단백질을 세포 안으로 같이 끌고 들어간다. 세포 안으로 들어 온 나노복합체는 비정상 단백질로 인식돼 세포 내 청소 공장인 리소좀에서 분해된다. CAIX 효소는 정상세포에는 거의 없는 단백질이기 때문에 암세포에서만 이 같은 반응이 일어나게 된다.
PD-L1 단백질이 사라진 암세포는 면역세포의 공격 대상이 된다. 생쥐를 이용한 동물실험에서는 실제로 이 복합체를 주입한 그룹에서 암 크기가 절반 이하로 줄었고, PD-L1 단백질도 눈에 띄게 감소했다.
제1 저자인 김도현 연구원 “면역계가 직접 암을 공격하는 경로를 추가로 규명할 계획”이라고 설명했다.
기존에도 이런 단백질을 분해하는 기술은 있었다. PROTAC이나 LYTAC이라고 불리는 키메라 분자를 이용한 기술이다. 키메라 분자는 사자·염소·뱀이 합쳐진 신화 속 괴물 키메라처럼, 여러 개의 기능성 분자가 조합된 다기능성 분자다. 보통은 표적 단백질을 찾아가는 역할의 분자와 단백질을 분해로 유도하는 역할의 분자가 결합한 구조다.
하지만 이런 키메라 분자들은 덩치가 크고 세포 안으로 잘 들어가지 못하거나, 복잡한 구조 때문에 설계·합성에 한계가 있었다. 이번 연구에서는 기존 기술의 한계를 극복하기 위해, 아예 분자를 몸속에서 스스로 조립하게 하는 새로운 방법을 제시했다.
유자형 교수는 “기존 고분자 기반 키메라 기술 한계를 넘는 새로운 형태의 표적 단백질 분해 기술”이라며 “향후 면역항암제와 병용하거나 다양한 난치성 고형암 치료에 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.
연구 결과는 국제학술지 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 지난 4월 3일에 게재됐다. 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원으로 이루어졌다.
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