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‘‘빛으로 암 치료’’ 성큼 … 고려대 김종승 교수팀, 세계 최초 생직교화학 반응으로 암세포 표적하는 광촉매 개발

산소 부족해도 암세포의 에너지 생성 억제하는 광촉매 ‘PC-Tz’ 개발선택적으로 종양 파괴하는 광역학치료 주목美 화학학회 발행 학술지에 게재


 
▲ 공동 연구진. 왼쪽부터 고려대 화학과 김종승 교수, 중국 선전대 밍러 교수, 고려대 김정륜 박사과정생(제1저자), 고려대 윤지 추(Yunjie Xu )박사.ⓒ고려대

고려대학교는 화학과 김종승 교수가 세계 최초로 생직교 화학 반응(생화학적 과정에서 원하는 분자와만 선택적으로 결합하는 반응)을 활용해 암세포만 선택적으로 표적으로 삼는 광촉매(PC-Tz)를 개발했다고 10일 밝혔다.

성균관대 이진용 교수, 중국 선전대 밍 러 교수 연구팀과 함께한 이번 연구 성과는 미국 화학회(ACS)에서 발행하는 학술지 ‘미국화학학회지(Journal of the American Chemical Society)’에 지난달 30일 온라인 게재됐다.

광역학치료(PDT)는 광감각제와 빛, 산소를 활용해 활성산소종(ROS)을 생성함으로써 종양을 선택적으로 파괴하는 비침습적 암 치료법으로 주목받아 왔다. 그러나 종양 내부와 주변 조직의 저산소증으로 인해 활성산소종 생성이 제한되면서, 치료 효율이 낮아지고 암의 완전 제거와 재발 방지에 큰 어려움이 있었다. 또한 기존 광감각제는 피부광과민증 같은 부작용으로 말미암아 환자가 빛 노출을 철저히 관리해야 하는 불편함이 있었다.



▲ 생직교화학 반응형 암세포 표적 광촉매를 이용한 산소 비의존적 정밀 암 치료 시스템 구축 이미지.ⓒ고려대

연구진은 산소 의존성을 배제하고 암세포에서만 선택적으로 활성화되는 새로운 광촉매 ‘PC-Tz’를 개발했다. 이 광촉매는 암세포의 에너지 대사 핵심 요소인 NADH를 NAD⁺로 산화시켜 산소 부족 환경에서도 암세포의 에너지 생성을 효과적으로 억제한다.

PC-Tz는 미토콘드리아에서 생직교 화학반응을 통해 선택적으로 활성화되며, 피부 투과성이 우수하고 부작용이 적은 근적외선 영역의 빛을 흡수해 광촉매 반응을 유도할 수 있다. 생직교 화학 반응을 활용해 광촉매를 활성화하는 시도는 세계 최초로 이뤄졌다.

이번 연구는 빛을 활용한 암 치료의 새로운 가능성을 제시할 것으로 기대를 모은다.

PC-Tz는 암세포 사멸 기전 중 하나로 알려진 파이롭토시스(pyroptosis) 경로를 활성화해 암세포의 사멸을 유도했다. 캐스페이스 3(caspase-3, 단백질 분해효소 계열의 구성원)와 gasdermin E(GSDME)의 경로 활성화를 확인했다. 이 메커니즘은 저산소 환경의 종양 세포 내 아데노신삼인산(ATP, 생물학적 에너지 분자)을 효과적으로 감소시키며 다세포 스페로이드(MCS)의 성장을 현저히 억제해 우수한 항암 효과를 입증했다.

김종승 교수는 "이번에 개발된 산소 비의존적 광촉매는 암세포의 에너지 대사를 억제함으로써 획기적인 암 치료 가능성을 제시했다"며 "빛을 이용한 암 치료 기술에 중요한 진전을 이룰 것"이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 리더연구자지원사업의 지원을 받았다.


출처: 뉴데일리 경제