암세포 스스로 죽게 만드는 새로운 항암제가 나올 것으로 기대된다. 국내 연구팀이 세포의 이온 항상성을 교란하는 새로운 원리로 암세포 자가사멸을 유도하는 항암제를 개발했다. 연구팀이 개발한 이온 교란 펩타이드는 세포 활성산소 농도를 급격하게 높이고 소포체에 강력한 스트레스를 줘 최종적으로 자가사멸을 유도할 수 있다. 물에 대한 용해성이 좋아 앞으로 임상에 적용 가능할 것으로 기대된다.

세포 안팎의 이온 기울기는 세포 성장과 대사과정에 중요한 역할을 한다. 세포 이온 항상성을 교란하게 되면 세포의 중요한 기능이 억제돼 자가사멸(Apoptosis)을 촉진할 수 있다. 기존의 이온 항상성 교란 물질은 물에 대한 용해도가 낮아 동물 실험에 적용하기 매우 어려웠다. 이온 항상성 교란을 통한 자가사멸 원리가 구체적으로 밝혀지지 않아 실제 적용에 한계가 있었다.

연구팀은 수용성을 지니고 칼륨 이온을 운반할 수 있는 알파나선 펩타이드 기반 항암물질을 개발했다. 펩타이드 끝에 양이온성을 지니며 물에 잘 녹는 친수성이 강한 그룹과 칼륨 이온 운반이 가능한 그룹을 결합해 이온 수송 능력과 친수성을 동시에 지니게 했다.

이 항암 펩타이드는 세포 내의 칼륨 농도를 낮추는 동시에 세포 내 칼슘 농도를 증가시킨다. 증가한 세포 내 칼슘 농도는 세포 내의 활성산소 농도를 크게 높인다. 이어 소포체 스트레스를 일으키며 최종적으로 자가사멸을 유도한다.

연구팀은 종양을 이식한 실험용 동물 모델에 새로운 항암물질을 투여해 높은 항암 효과와 소포체 스트레스를 통한 자가사멸 신호를 확인해 암 성장을 방해한다는 것을 증명했다.

이번 연구는 김유천 카이스트(KAIST) 생명화학공학과 교수 공동 연구팀이 수행했다. 이대용 카이스트 생명화학공학과 박사, 이수환 한양대 생명공학과 박사과정이 공동 1 저자로 참여했다. 윤채옥 한양대 생명공학과 교수가 공동 교신저자로 이름을 올렸다. 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’ 7월 17일 자(논문명 : A helical polypeptide-based potassium ionophore induces endoplasmic reticulum stress-mediated apoptosis by perturbing ion homeostasis) 표지논문으로 실렸다.

이대용 박사는“이온 교란 펩타이드는 세포 내 활성산소 농도를 크게 높여 세포 자가사멸을 유도하기 때문에 기존의 항암 치료보다 더 효과적일 것으로 기대한다”라고 말했다.

김유천 교수는 “새로운 원리로 암세포를 사멸하는 항암 펩타이드는 기존 항암요법의 한계점을 대체할 수 있는 새로운 방법으로 사용될 것”이라고 설명했다.