나노기술 및 정책 정보

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● 아주대학교 약학과 윤태종 교수, 가톨릭대학교 의과대학 조영석 교수 연구팀은 나노입자 전달체에 두 가지 서로 다른 특성을 갖는 유전자 가위 단백질 소재를 탑재하는 방식을 통해 두 가지의 유전적 이상 부위를 동시에 효과적으로 편집함으로써 새로운 췌장암 치료제를 개발

● 유전자 가위 기술을 이용한 치료제 개발에서 가위 역할을 하는 단백질 구조체는 혈액 내 안정성이 떨어져 그동안 시험관 환경(in vitro) 또는 직접 주사 방식을 적용하는 질환에만 활용이 가능했던 상황

● 연구팀이 개발한 치료제는 유전자 변이로 인해 현재 췌장암 치료제로 널리 사용되고 있는 약물(젬시타빈, Gemcitabine)에 저항성을 보이는 환자들을 위한 것으로 젬시타빈은 뉴클레오시드 화합물로, 췌장암 세포 안에 흡수되어 유전자에 삽입됨으로써 암세포의 성장을 억제해 췌장암 환자 치료에 활용되었지만, 췌장암 환자의 약 55%는 두 유전자(KRAS, P53)에 동시 변이가 있어 젬시타빈 약물로 치료 효과를 보기 어려웠던 상황

● 이 같은 한계를 극복하기 위해 연구팀은 단백질 형태의 유전자 가위 물질을 나노 캐리어(LNP)에 탑재하는 경우 매우 안정적으로 혈관 내에 존재하게 되고, 결국 암세포에 표적 전달이 가능하다는 점을 활용하였으며, 이 방법을 이용하면 하나의 나노 캐리어 나노입자에 두 가지의 유전자 변이(KRAS, P53)를 동시에 편집이 가능

● 연구팀은 나노 캐리어 표면에 췌장암 표적을 위한 항체를 도입, 표적 항암제와 유사하게 췌장암 세포에만 유전자 가위 소재를 전달하였으며, 생체 내 실험(in vivo)에서 암 조직으로의 유전자 가위 소재 전달 효율은 60%에 달했으며, 동물 모델에서의 치료 효과도 대조군 대비 높은 것을 확인

● 연구팀은 유전자 가위 기술에 나노 캐리어(LNP) 기술을 접목함으로써 혈관 주사를 활용하는 방안이 가능해졌으며, 보다 다양한 질병의 치료에 이를 적용할 수 있게 되어, 나노-유전자 편집 기술의 활용 범위가 확장될 수 있을 것으로 기대

※ 용어설명

- 나노 캐리어(Lipid nanoparticles, LNP): 인지질 화합물로 이뤄진 150nm(나노미터) 크기의 구형체 입자로 내부에 다양한 물질을 탑재할 수 있고 생체 적합성이 우수함.

※ Biomaterials 게재(2021.11.12.), “One-shot dual gene editing for drug-resistant pancreatic cancer therapy”