KAIST 생명과학과동창회
  • News & Events
  • News

News

(왼쪽부터) 생명과학과 정현정 교수, 화학과 박희성 교수, 생명과학과 마셀 야니스 베하 박사, 생명과학과 임산해 석박사통합과정, 화학과 김주찬 석박사통합과정

< (왼쪽부터) 생명과학과 정현정 교수, 화학과 박희성 교수, 생명과학과 마셀 야니스 베하 박사, 생명과학과 임산해 석박사통합과정, 화학과 김주찬 석박사통합과정 >

 

암은 과거부터 인류의 건강을 위협하는 요인이다암을 치료하는 방법으로 임상에서 주로 화학 약물 및 항체 치료가 사용되고 있으나심각한 부작용 또는 반복 투여가 필요해 어려움이 있다따라서영구적인 유전자 조절을 일으키는 유전자가위(CRISPR, 이하 크리스퍼기반 유전자 교정 기술을 이용하면 문제를 극복할 수 있지만생체 내 전달이 어려워 효과적인 전달 방법이 절실히 필요한 실정이다. 

우리 대학 생명과학과 정현정 교수화학과 박희성 교수 공동연구팀이 유전자가위 기반 항암 신약으로 크리스퍼 단백질 및 화학 약물을 동시에 생체 내에 전달하는 나노복합체를 개발해 기존 항암제보다 월등한 항암 효능을 보였다고 3일 밝혔다. 

크리스퍼 기술은 표적 세포에서 정밀하고 영구적으로 유전자 교정을 일으킬 수 있어 기존 유전자 조절 방법에 비해 암의 치료제로서 큰 장점이 있다하지만 크리스퍼의 구성 요소인 단백질과 가이드 RNA를 생체 내에 전달했을 때 극히 낮은 조직 투과성 및 세포 유입 효율로 인해 치료 효능이 떨어진다이러한 한계점을 극복하기 위해 지질 나노입자고분자무기나노입자 등에 나노 전달체에 기반한 전달 방법이 개발됐으나여전히 효능이 떨어지고 심각한 독성 및 부작용 문제가 나타났다.

그림 1. 생직교반응 기반 병용 치료용 크리스퍼 나노복합체인 ComBiNE 제조 및 기능 (a), ComBiNE에 의한 항암효과(b)를 나타낸 모식도. Cas9-올라파리브에 의한 암세포 성장 억제 효과(c), DNA 손상 분석(d,e) 결과

< 그림 1. 생직교반응 기반 병용 치료용 크리스퍼 나노복합체인 ComBiNE 제조 및 기능 (a), ComBiNE에 의한 항암효과(b)를 나타낸 모식도. Cas9-올라파리브에 의한 암세포 성장 억제 효과(c), DNA 손상 분석(d,e) 결과 >

 

이러한 문제점들을 극복하기 위해 연구팀은 크리스퍼 단백질 Cas9에 서로다른 작용기가 간단히 결합되는 클릭 화학 작용기를 내재하기 위해 비천연 아미노산을 도입한 생직교 반응형 Cas9을 개발했다생직교 반응은 살아있는 시스템 내에서 본질적인 생화학 과정을 방해하지 않고 일어나는 반응을 말한다연구팀은 기존 나노 전달체의 독성 및 한계를 극복하기 위해 극미량의 고분자 물질을 생직교 반응형 Cas9에 결합시킴으로써 생체 내에 안전하게 전달 및 유전자 교정을 일으킬 수 있음을 확인했다항암 신약으로써 효능을 극대화하기 위해 기존에 유방암 항암제로 사용되는 올라파리브(olaparib)을 생직교 반응에 의해 Cas9에 결합시킴으로써 병용 치료를 위한 유전자가위 나노복합체인 콤바인 (ComBiNE, Combinatorial and bioorthogonal nano-editing complex)을 개발했다. 

연구팀은 개발한 유전자교정 나노복합체를 이용해 유방암 세포 및 동물모델에서 DNA 복구에 관여하는 유전자 교정 및 올라파리브의 작용으로 기존 항암제 및 단독 치료제에 비해 월등한 항암효과가 나타남을 확인했다.

그림 2. 쥐의 유방암(HCC1937) 모델에서 ComBiNE에 의한 항암 효능 검증 실험 모식도 (a), ComBiNE의 쥐 투여 후 경과 일수에 따른 종양 크기 (b) 및 체중(c) 변화 관측 결과. 첫 번째 투여 후 24일째 종양의 무게 관측 (d,e). 표적 유전자 RAD52 교정 서열 및 효율(f), RAD52 단백질 발현 변화(g)

< 그림 2. 쥐의 유방암(HCC1937) 모델에서 ComBiNE에 의한 항암 효능 검증 실험 모식도 (a), ComBiNE의 쥐 투여 후 경과 일수에 따른 종양 크기 (b) 및 체중(c) 변화 관측 결과. 첫 번째 투여 후 24일째 종양의 무게 관측 (d,e). 표적 유전자 RAD52 교정 서열 및 효율(f), RAD52 단백질 발현 변화(g) >

 

이번 연구는 최초로 크리스퍼 단백질과 화학 항암제를 단일 제형으로 안전하고 효과적인 생체 내 유전자 교정을 일으켜 높은 항암 효능을 보였다는 점에서 큰 의의가 있다연구팀은 이번 연구 결과가 향후 다양한 암종에 대해 유전자 및 화학 약물 기반 병용 치료제로서 적용할 수 있는 강력한 플랫폼 기술로 활용될 것을 기대하고 있다. 

우리 대학 생명과학과 마셀 야니스 베하(Marcel Janis Beha) 박사와 석박사통합과정 임산해 학생화학과 석박사통합과정 김주찬 학생이 제저자로 참여한 이번 연구는 국제학술지 `어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 7월 23일 온라인 게재됐다. (논문명: Bioorthogonal CRISPR/Cas9-Drug Conjugate: A Combinatorial Nanomedicine Platform) 

 

한편 이번 연구는 한국연구재단보건복지부 및 삼성미래기술육성사업의 지원을 통해 이뤄졌다.

 


List of Articles
번호 제목 글쓴이 날짜 조회 수
369 한진희 교수님_ 치매 치료에 열 올리는 KAIST·연구기관 생명과학과 2021.08.18 545
368 서성배 교수님_동물의 식습관을 조절하는 원리 규명해 네이처 게재​ 생명과학과 2021.05.11 549
367 2021 대성해강미생물포럼_좌장 조병관 교수, 연사 김대수 교수_21.09.28(화) 13:00~ file 생명과학과 2021.09.13 562
366 [정원석 교수님] 제28회 삼성휴먼테크 논문대상에서 생명과학과 변유경 학생 은상 수상​ 생명과학과 2022.03.02 565
365 [이승재 교수님] 국내 연구팀, 예쁜꼬마선충을 이용 새로운 항노화 단백질 찾아 생명과학과 2021.12.13 578
364 [조원기 교수님] 세포 기능 결정에 핵심 역할 유전자 발현 단백질 찾았다 생명과학과 2021.12.24 580
363 손종우 교수님_비정형 항정신병 약물에 의한 비만의 원인 규명​ 생명과학과 2021.05.17 583
362 [김상규 교수님] 식물 유전자 비밀 푸는 김상규 카이스트 교수 생명과학과 2021.11.24 585
361 [김상규 교수님] 구글도 올라 탄 神으로 가는 길[과학을읽다] 생명과학과 2022.09.07 586
360 [김찬혁 교수님] 서울대병원, '꿈의 항암제' CAR-T 임상1상 본격 돌입 생명과학과 2022.02.04 592
359 [정원석 교수님] 카이스트, 노화된 뇌에서 생겨난 비정상적 별아교세포 ‘아프다(APDA)’발견 생명과학과 2022.08.08 595
358 [김대수 교수님] 제약바이오협회, ‘KPBMA-MIT 생명과학 컨퍼런스’ 개최 생명과학과 2022.03.28 612
357 손종우교수님 UTSW – UT Dallas 국제 공동 연구팀 연구성과_Scientists Identify Source of Weight Gain From Antipsychotics 생명과학과 2021.05.14 615
356 [정현정 교수님] 유전자 가위로 생체 내 정밀한 유전자 교정에 의한 면역 항암 치료​ 생명과학과 2022.01.18 615
355 2021 Agrwal Award 시상식이 9월 9일(목) 오후 4시_이준혁 학생(정원석 교수) file 생명과학과 2021.09.06 616
354 서성배 교수님_동물 뇌 신경세포가 과식 억제한다 생명과학과 2021.06.16 623
353 [김찬혁, 정원석 교수님] 심각한 염증 부작용 없앤 새로운 알츠하이머병 치료제 개발​ 생명과학과 2022.08.22 625
352 [조병관 교수님] 한국연구재단, 노화 방지하고 회춘하는 방법 제시 생명과학과 2022.01.13 628
351 [김찬혁 교수님] 카이스트, 면역관문 신호 극복하는 차세대 CAR-T 세포 치료제 개발 생명과학과 2021.11.24 629
» [정현정 교수님] 유전자 가위와 약물로 동시에 암을 잡는 신약 개발 생명과학과 2023.08.03 639
Board Pagination Prev 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 22 Next
/ 22