종양 내 약산성 환경에 감응하는 항암 치료물질 개발

유자형 UNIST·곽상규 고려대·김세훈 KU-KIST 교수팀 연구
미토콘드리아 기능장애 유발, 암세포만 사멸


울산=곽시열 기자

암세포로 이뤄진 종양이 약산성(pH 5.6~6.8)을 띤다는 특성을 이용, 암세포를 사멸시킬 수 있는 항암 치료 물질이 개발됐다. 이 물질은 종양 환경에서 끊어져 암세포로 침투한 뒤 미토콘드리아의 기능장애를 일으켜 암세포만 골라 죽인다.

울산과학기술원(UNIST) 화학과 유자형 교수팀은 종양 미세환경에만 감응하는 물질을 개발, 항암 치료에 사용하는 새로운 기술을 발표했다고 12일 밝혔다.

새로 개발한 물질은 암세포 내 에너지 공급원인 ‘미토콘드리아’를 망가트리는 효과적 수단으로 주목받고 있다. 인체 내에서 안정적인 구조로 있다가 종양을 만나면 끊어져 암세포 속으로 들어가기 때문에 표적 능력이 높아지기 때문이다.

유 교수팀에 따르면 이 물질은 자기조립을 통해 ‘마이셀(Micelle) 구조’를 이룬다. 마이셀 구조는 안쪽에 기름과 친한 부분을 품고 바깥쪽에 물과 친한 부분으로 둘러싸인 공 모양을 말한다.

이런 마이셀 구조는 생체 내 환경에서 안정적이라 다른 세포를 해치지 않고 이동할 수 있다. 마이셀 구조로 생체 내부를 이동하던 분자가 종양 주변에 도달하면, 산성 환경에 영향을 받은 ‘석시닉 아미드(succinic amide) 분자’가 끊어진다. 이때 마이셀 구조가 무너지며 단분자 형태로 변환되고, 암세포 내 미토콘드리아로 침투한다.

이어 미토콘드리아 속으로 들어간 분자는 다시 자기조립을 진행하면서 미토콘드리아의 막을 훼손한다. 이 때문에 미토콘드리아의 기능장애가 일어나고 결국 암세포는 사멸한다.

제1저자인 진성언 UNIST 화학과 석·박사통합과정 연구원은 “정상세포 주변은 pH 7.4 정도의 중성이지만, 암세포로 이뤄진 종양 주변은 pH 5.6~6.8로 약산성이라는 점에 주목해 기존 미토콘드리아 표적 물질에 추가적인 기능을 더했다”며 “산성 환경에서 끊어질 수 있는 분자를 결합한 미토콘드리아 표적 물질은 실제 실험 쥐를 이용한 실험에서도 암세포 사멸 효과가 높았다”고 설명했다.

유 교수는 “종양 미세환경에만 감응하는 물질의 개발로 암세포에 대한 표적 치료가 가능한 효과적 항암 전략의 개발이 가능하다”며 “향후 약산성 환경 기반 약물 치료제 개발의 새로운 플랫폼이 될 것”이라고 기대했다.

이번 연구는 유 교수팀과 고려대의 곽상규 화학생명공학과 교수팀, 김세훈 KU-KIST 융합대학원 교수팀이 공동으로 진행했다. 연구결과는 어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)에 지난 3일 자로 게재됐다.