암세포의 DNA만 골라 잘라 죽이는 유전자 가위 항암 기술이 새롭게 개발됐다.
울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과와 기초과학연구원(IBS) 유전체항상성연구단 연구팀은 암세포 DNA의 이중 나선 중 한 가닥만 잘라도 세포를 죽일 수 있는 유전자 가위 항암 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.
유전자 가위 항암 기술은 암세포 DNA에 축적된 돌연변이를 CRISPR 가위로 잘라내 암세포만 골라 죽이는 방식이다. 연구진은 2022년 이 기술을 처음 제시했지만, 암세포에 치명상을 입히려면 20개 넘는 가위를 한꺼번에 넣어 DNA 이중 나선을 끊어야 했다. 가위 전달이 까다롭고, 정상 부위까지 손상시킬 위험이 컸다.
이번에 개발된 기술은 DNA 이중 나선 중 한 가닥만 잘라도 효과를 볼 수 있다. 유전자 가위도 단 4개만 필요하다. PARP 단백질 억제제를 함께 사용하는 전략을 썼기 때문이다. PARP는 단일 가닥 절단을 복구하는 단백질로, PARP가 제대로 작동하지 못하면 단일 가닥 절단이 이중 가닥 절단으로 진화하게 되는 원리다.
PARP 억제제는 부작용 적은 표적 항암제지만 BRCA 유전자 변이가 있는 난소암, 유방암 환자에게만 듣는다. 유전자 가위와 PARP 억제제를 함께 쓰면 이 변이가 없는 암종도 PARP 억제제로 죽일 수 있게 되는 것이다.
주 교신저자인 UNIST 바이오메디컬공학과 조승우 교수는 “가위 전달 과정의 복잡성과 세포 독성을 크게 줄여 임상 적용 가능성을 높인 연구이자 표적항암제인 PARP 억제제의 적용 범위를 넓인 결과”고 설명했다.
실제 유전자 가위와 PARP 억제제를 대장암 환자 암세포로 만든 오가노이드 조직에 투여하자 성장이 억제됐다. 또한 대장암 세포를 생쥐에 이식해 진행한 전임상 실험에서도 6주 동안 종양 크기가 절반 이하로 줄어들었다.
또 이 기술은 기존 방사선 항암 치료의 효과를 높이고 부작용을 줄이는 데도 쓸 수 있다. 방사선은 암세포 DNA뿐만 아니라 정상세포의 DNA까지 해치는 한계가 있는데, 유전자 가위 치료와 병행하면 단독으로는 효과가 크지 않은 수준의 저용량 방사선만으로도 암세포를 효과적으로 죽일 수 있었다.
연구팀은 “다른 표적 항암제나 방사선 치료와 병행했을 때 시너지 효과를 보여, 단독 요법뿐만 아니라 병용 치료 전략으로도 이어질 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구 성과는 미국암학회(AACR)에서 발행하는 공식 학술지 ‘캔서 리서치(Cancer Research)’에 8월 1일 게재됐다.
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