순천향대학교 나노화학공학과 임정균 교수팀이 암세포에 선택적으로 약물을 표적할 수 있는 새로운 약물접합체(drug conjugate)를 개발해 대장암 치료에 새 지평을 열었다.

암의 치료를 위한 화학요법(chemotherapy)은 암세포의 빠른 성장을 억제하거나 암세포들을 사멸하기 위해 강력한 화학물질을 사용하는 약물 치료법이다. 보통 암 환자는 세포를 파괴할 수 있는 강력한 약물을 복용하거나 투여 받는데, 이러한 약물들은 암세포와 정상세포를 구분하지 못해 암 환자의 혈류를 따라 온몸에 퍼져 특정 질환·종양 부위에 약물의 농도가 낮게 분포되는 단점이 있다.

특히, 항암 약물은 온 몸을 돌며 건강한 정상세포도 손상시키며 ▲메스꺼움, 피로, 감염 ▲모근의 세포 및 모낭의 손상으로 인한 탈모 ▲구강염, 치아 문제, 소화기 계통 등과 같은 부작용을 가져오기도 한다. 아울러, 암세포에 대한 약물의 침투 농도가 낮아서 환자는 약물을 장기간 투여할 필요가 생겨 약물 내성도 초래할 수 있는 문제점이 있다.

임 교수 연구팀은 이러한 문제점에 주목해 기존에 널리 쓰이는 항암제인 캠토테신(camptothecin)을 암세포에 선택적으로 전달할 수 있는 약물 전달체 개발에 초점을 맞췄다. 암세포에만 특이적으로 약물을 전달할 수 있게 돼 정상세포를 보호하고 약물에 의한 부작용을 현저하게 줄일 수 있는 방법을 찾은 것이다.

연구팀은 암세포 침투가 가능하다고 알려진 iRGD 펩타이드를 활용하여 항암제를 펩타이드와 결합시켰다. 이를 위해 iRGD 펩타이드와 캠토테신을 연결시켜줄 수 있는 새로운 링커(linker)와 iRGD 펩타이드-캠토테신으로 이루어진 새로운 약물접합체를 개발했다.

이러한 약물접합체는 기존 약물 단독보다 대장암 세포에 30분 내로 빠르게 투과됐고, 대장암 세포 안으로 약 30배 이상의 농도로 침투하여 대장암 세포의 사멸을 효과적으로 발생시켰으며, 약물접합체를 정상세포에 주입했을 때 항암제가 정상세포 안으로 침투를 못해 정상세포의 손상을 막았다.

연구팀은 대장암 환자로부터 이종이식된 대장암 쥐에게 약물접합체를 20일 동안 투여한 결과 기존 약물접합체에 의한 종양 억제율(tumor inhibition ratio)이 약물단독 투여인 경우보다 20%에서 45%로 2배 이상 증가하여 새로운 약물접합체가 동물실험에서도 효과가 뛰어나다는 것을 입증했다.

교신저자인 임 교수는 “대장암 치료에 있어서 약물접합체를 사용할 경우 환자는 기존 항암제의 투여량을 현저히 줄일 수 있고 대장암 환자의 약물에 대한 부작용과 내성을 획기적으로 줄일 수 있어 향후 대장암 치료에 큰 도움이 될 것으로 전망된다”며 “앞으로의 연구는 대장암뿐만 아니라 대장암 복막 전이 치료에도 확대하여 진행할 것”이라고 말했다.

연구 결과는 최근 ‘대장암 치료를 위한 종양 유도 펩타이드 iRGD-접합체의 캠토테신의 종양 내 축적의 향상(Tumor-Homing Peptide iRGD-Conjugate Enhances Tumor Accumulation of Camptothecin for Colon Cancer Therapy)’이라는 제목으로 국제학술지 European Journal of Medicinal Chemistry (IF: 6.7, 약학 분야 상위 11% 내, 2022 JCR 기준) 12월호 온라인판에 게재됐다.

한편, 이번 발표된 연구 결과에서 약물접합체의 설계와 개발은 순천향대 나노화학공학과 임 교수팀이, 항암효과 측정 및 동물실험은 순천향대 천안병원 전섭 교수팀과 공동연구로 진행됐으며, 한국연구재단 기본연구, 한국연구재단 4단계 두뇌한국21사업의 지원을 받아 수행했다.