나노기술 및 정책 정보

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중국과학원 산하 "국가 나노 과학 센터" 띵바오취안(丁寶全) 연구원 연구팀은 핵산(核酸) 자체 조립의 유전자 침묵(沉默) 시스템을 암 치료에 응용하는 연구를 수행하였음.

최근 유전자 침묵 시스템을 암 치료 분야에 응용하는 연구는 주로 양이온 지질체(脂質體)를 통해, 고분자 중합체와 무기 나노입자 등을 운반체로 사용하여 반의(反義) 핵산을 전달하거나 RNA에게 작은 방해를 주어 침묵 종양 관련 유전자를 사용하여 암 성장을 억제하는 데 사용함.

염기 보완 쌍을 기반으로 하는 핵산 자가 조립 시스템은 다양한 크기와 모양을 가진 나노 구조로 설계될 수 있으며, 핵산인 다양한 유전자 치료 약물은 염기 보완 페어링을 통해 공동 조립될 수 있으므로 핵산 자가 조립을 기반으로 유전자 치료 시스템을 구축할 수 있음

띵바오취안(丁寶全) 연구원 연구팀은 이전 연구에서 멀티 기능 핵산 나노 구조를 이용한 유전자 치료 약물 전달 관련 연구에서 핵산 자가 조립 구조는 사이즈에 대한 제어가 가능하고, 특정 포인트 수정과 바이오 호환 등의 특징이 있기 때문에 우수한 약물 로드체에 속한다는 점을 입증하였음. 연구팀은 핵산 분자 이용 효율성을 한층 더 향상시켜 핵산 약물로 구성된 동시에 약물 로드 체 기능과 효과를 발휘하는 유전자 치료 형태의 복합 나노 시스템을 구축하였음.

연구팀은 작은 분자 커플링 브랜치 핵산 약물을 도입한 안티 의핵산과 작은 간섭 RNA의 공동 조립을 통해 운반체도 약물인 유전자 치료 형태의 핵산 나노 복합물을 개발하여 암에 대한 공동 치료에 사용하였음. 링 형태의 초(招) 분자 β 링 덱스트린(dextrin)을 내부 핵을 이용한 동시에 구리 포인트가 없는 클릭 반응 공유 원자가 커플링 반의(反義) 핵산 서열을 이용하여 브랜치 체인 안티 의핵산(7AS)을 개발하였음.

동시에 전형적인 작은 간섭 RNA의 3' 말단을 연장시키고 안티 의핵산과 일부 염기의 상호 보완을 실행할 수 있는 RNA 서열을 염기 식별의 연결 자(子)(siRNAL)로 개발하였으며, 브랜치 체인의 안티 의핵산과 3' 말단을 연장시키는 작은 간섭 RNA을 이용하여 염기 식별을 실행한 동시에 핵산 나노 복합체를 조립하였음.

연구팀은 초(超) 분자 체계의 주체와 객체 식별 메커니즘을 통해 유전자 치료 형태의 핵산 나노 복합체에 아다만탄(Adamantane)을 수정한 표적 형태의 엽산 배합체와 내장체 탈출 펩타이드를 도입하여 표적 세포에 대한 선택적 내화(内化)와 이후의 내장체 탈출 과정을 구현하였음.

연구팀은 이번 연구를 통해 세포 내 RNase H 효소에 대한 식별과 절단 작용으로 브랜치 체인의 안티 의핵산과 작은 간섭 RNA를 점차적으로 방출시키고, 암 관련 유전자 PLK 1 코딩의 mRNA를 다중 위치점에 대한 식별과 절단을 통해 연합된 유전자 치료를 실현하여 암 세포의 증식을 억제시켰음. 실험용 작은 마우스의 생체 실험에서 이런 유형의 유전자 치료 형태의 핵산 나노 복합체가 뚜렷한 암 대량 집중 효과 및 낮은 면역 원성(原性)을 나타낸다는 점을 입증하였음.

동시에 연구팀은 1.2mg/kg의 약물 공급으로 암 관련 유전자 PLK1의 뚜렷이 감소하여 암 성장을 억제시킨다는 점을 관측해 냈음.

연구팀은 이번 연구를 통해 브랜치 핵산 약물을 개발하고, 핵산 자가 조립과 초(超) 분자 주체 및 객체에 대한 식별을 통해 타깃 식별 능력과 세포 내 특정 생물 분자에 대해 응답하는 유전자 치료 형태의 핵산 나노 복합물을 개발하였으며, 표적 유전자에 대한 정밀 치료를 실현함으로써 악성 종양 등 질병 치료를 위해 새로운 연구 전략을 제공하였음.

본 연구 성과는 ‘Angewandte Chemie International Edition’ ("Branched Antisense and siRNA Co-assembled Nanoplatform for Combined Gene Silencing and Tumor Therapy") 지에 게재됨.