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광역학 면역요법을 위한 손쉽고 전환가능한 테라노스틱 전략 제시

  • POSTED DATE : 2021-03-18
  • WRITER : 화학과
  • HIT : 68
  • Research Areas : Physical Chemistry
  • Researcher : 이진용교수, Hao Li


화학과 이진용 교수(공동 제1저자 Hao Li 박사과정)와 이화여자대학교 화학과 윤주영 교수(공동 제1저자 Hong-Bo Cheng, Bin Qiao 박사)가 공동 연구를 통해 새로운 가역적 광역학 항암치료 방법을 개발했다고 밝혔다. 광역학치료를 위해 활성산소를 가역적으로 조절할 수 있는 감광제를 개발하는 일은 아주 어렵고 도전적이다. 연구팀은 포피린과 DIA를 빌딩 블록으로 활용하여 HSA와 자기조립을 통해 HSA-DIA-포피린 나노입자를 만들었고, 이는 광역학 면역요법을 위한 손쉽고 전환가능한 테라노스틱에 활용될 수 있는 새로운 방안을 제시하였다.


연구팀은 자기조립된 HSA-DIA-포피린 나노입자가 생체 밖에서뿐만 아니라 생체 내에서도 활성산소의 생성을 스위치처럼 조절하여 가역적으로 광역학 항암치료가 가능한 새로운 방법을 개발하였다. 


현재 광역학치료는 임상이 허가되었지만 치료를 위해 활성산소가 있어야만 한다. 이에 산소를 운반하는 방안과 산소를 생성하는 방안 등이 다양하게 시도되었으나, 활성산소의 과다 생산으로 부반응들 때문에 어려움이 있었다. 이를 극복하기 위한 방법으로 활성산소를 가역적으로 조절할 수 있는 감광제의 개발이 필요한데, 현재는 그 정확성이 많이 부족하다.

이러한 난제를 해결하기 위하여 공동 연구팀은 사람의 세럼 알부민(HSA)을 이용한 HSA-DIA-포피린 나노플랫폼을 제시하였다. HSA-DIA-포피린에서 HSA는 광스위치와 감광제 사이에 에너지 전달을 효과적으로 해주는 생체적합성을 가진다. 아주 단순한 자기조립에 의해 형성된 나노구조체는 암세포의 이미지를 빨간색 형광(on-off)으로 스위칭 신호를 정확히 구분해준다. 포피린은 DIA의 고리가 열린 형태일 경우에는 활성산소를 생산하고 DIA가 고리형태일 경우에는 활성산소 생산을 억제한다. 이러한 각 기능들이 모여서 HSA-DIA-포피린 나노플랫폼이 가역적으로 활성산소의 생성을조절하는 기능을 한다. 

 

또한, 도킹 및 분자 역학 (MD) 시뮬레이션을 통해 세 가지 결합모드(헴 결합 부위, 갈라진 결합 부위, FA7 영역에 결합된 다른 결합부위)가 확인되었으며, 이 세 가지 모드 모두에서 HSA (Human Serum Albumin)와 DIA가 역평행 구조를 갖는 것이 평행 구조를 갖는 것보다 결합자유에너지가 높았다. 


이진용 교수와 윤주영 교수는 “활성산소의 생성을 가역적으로 조절하는 비침습적 트리거의 합성은 광역학 항암치료제 개발에서 매우 중요한 부분인데, 이번 연구에서 하나의 갈을 제시한다”고 밝혔다. 


본 연구결과는 화학 분야의 학술지인 “Journal of the American Chemical Society (JACS; IF=14.612)”에 2.10(수) 게재되었다.