최근 크리스퍼(유전자 가위) 기술을 활용한 유전자 교정 치료제 연구가 활발하다. 기존 화학적 항암치료제와는 달리 크리스퍼 기술 기반 유전자 교정 치료제는 질병 표적 유전자를 영구적으로 교정할 수 있어 암과 유전 질환 치료제로 각광받고 있다. 하지만 생체 내에서 암 조직으로 낮은 전달 효율과 낮은 효능이 걸림돌로 여겨진다.

KAIST는 정현정(사진) 생명과학과 교수 연구팀이 크리스퍼 기반 표적 치료제로 항체를 이용한 크리스퍼 단백질을 생체 내 표적 조직에 특이적으로 전달하는 항암 신약을 개발, 암세포 선택적 유전자 교정과 항암 효능을 입증했다고 8일 밝혔다.

유전자 치료에 사용하는 바이러스 기반 전달 방법은 인체 내 면역 부작용, 발암성 등 한계점을 가지고 있다. 이에 선호되는 비 바이러스성 전달 방법으로 단백질 기반의 크리스퍼 기술 전달은 본래의 표적과는 다른 분자를 저해 혹은 활성화하는 효과를 가져오는 오프타깃 효과가 최소화되며 보다 높은 안전성으로 치료제로서 개발이 적합하다.

하지만 크리스퍼 단백질은 분자량이 커서 전달체에 탑재가 어렵고 전달체의 세포 독성 문제, 낮은 표적 세포로 전달에 있어 어려움이 있다.

이러한 문제점을 극복하기 위해 연구팀은 크리스퍼 단백질에 특정 아미노산을 변경시켜 생체 내 본질적인 생화학 과정을 방해하지 않으면서 다양한 생체분자를 보다 많이 결합시킬 수 있는 단백질을 개발했다. 연구팀은 기존 비바이러스성 전달체의 문제를 해결하고 표적 세포로 효과적으로 전달하기 위해 개량한 크리스퍼 단백질을 난소암에 표적할 수 있는 항체와 결합시켜 표적 치료제로 활용할 항체 결합 크리스퍼 나노복합체를 개발했다.

암세포 표면은 종양 항원으로 알려진 항원이 존재한다. 몇몇 종양 항원은 표적이 돼 진단과 임상시험에 이용되고 있다. 연구팀은 개발한 항체 결합 크리스퍼 나노복합체가 종양 항원을 표적해 난소암세포와 동물모델에서 암세포 특이적으로 세포 내 전달이 가능하고 세포주기를 관장하는 PLK1 유전자 교정을 통해 높은 항암효과가 나타남을 확인했다.

정 교수는 “이번 연구는 최초로 크리스퍼 단백질과 항체를 결합해 효과적으로 암세포 특이적 전달과 항암 효능을 보였다는 점에서 의의가 있다”며 “향후 생체 내 전신 투여를 통한 유전자 교정 치료와 다양한 암종에 적용할 수 있는 플랫폼 기술로 기대하고 있다”고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 온라인판에 3월 29일 게재됐다. 구본혁 기자