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
335 [대덕넷] 생명과학과 정종경교수... 과기부 2분기 우수과학자 10인 선정 과사무실 2007.09.04 13670
334 임대식 교수 논문 Nature Cell Biology 게재 1 과사무실 2004.01.26 13665
333 임대식 교수, 2016년도 한국분자세포생물학회 정기학술대회 학술상 생명과학상 소개 강연 생명과학과 2016.10.10 13654
332 목혜정 박사와 이수현 학생(박태관 교수님 Lab), 로슈 마르코 폴로 심포지움에서 최우수 포스터상 수상! 과사무실 2009.09.22 13641
331 한국, 신종 박테리아 발표건수 68종 세계 1위 - 이성택 교수 세계 2위 과사무실 2005.12.19 13581
330 학사과정 김혜림, 국립암센터 인턴쉽 포스터발표 최우수상 수상 과사무실 2010.09.07 13574
329 이상기 박사 한국생명공학연구원장 취임 과사무실 2005.07.12 13569
328 ‘올해의 KAIST 교수상’ - 김재섭 교수 과사무실 2005.12.30 13562
327 [대덕넷] 임대식 교수"癌 억제하는 유전자 기능 밝혀졌다" 과사무실 2004.02.06 13537
326 [매일경제] 고규영 교수 "혈관생성물질 세계 첫 개발" 과사무실 2004.04.14 13523
325 김재섭 교수 논문 Nature Genetics 게재 과사무실 2005.01.31 13520
324 최준호 교수, '이달의 과학기술자상' 수상 과사무실 2011.12.01 13503
323 이규리 학생(박태관 교수님 Lab), ICMAT 2009 & IUMRS-ICA 2009 Best Poster Award 수상 과사무실 2009.07.13 13472
322 [중앙일보] 생명과학과 박지혜 '로레알 여성생명과학상' 수상 과사무실 2006.06.22 13463
321 최길주 교수, 정진길 박사 Nature Communications지 논문 게재 (2014. 8) 과사무실 2014.09.11 13454
320 이준식 교수 IAFOST Fellow 선출 과사무실 2003.09.08 13399
319 허원도 교수, Mai Khanh Nguyen 박사과정 학생 Nature Chemical Biology 논문 게재(2016.04) / Prof. Won Do Heo and Mai Khanh Nguyen Ph.D. published a paper in a Nature Chemical Biology(2016.04) 생명과학과 2016.04.12 13394
318 최광욱 교수, 2014 국내 바이오분야 연구성과 및 뉴스 Top5 선정 / Prof. Kwang-Wook Choi was selected as Top 5 news of 2014 in domestic bio research field 과사무실 2015.01.15 13394
317 고규영 교수님 Circulation Research 논문 COVER게재 과사무실 2007.03.21 13390
316 변시명 교수 기초과학 교과목 우수강의상 수상 1 과사무실 2004.03.17 13372
Board Pagination Prev 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 22 Next
/ 22