과학자들, 암세포를 고정밀로 표적하는 스마트 DNA 약물 개발
연구진은 세포에 두 개의 암 표지자가 모두 있을 때만 활성화되는 스마트 DNA 약물을 개발했다. 실험실 실험에서 이 시스템은 인접한 건강한 세포는 손상시키지 않으면서 암세포에 강력한 약물을 전달했다.
제네바대학교 연구진은 합성 DNA 가닥으로 만든 스마트 DNA 약물을 개발했다. 이 약물은 암세포를 매우 높은 정확도로 식별하고, 필요한 위치에서만 강력한 약물을 방출할 수 있다. 연구 결과는 Nature Biotechnology에 게재됐으며, 건강한 세포는 보존하면서 암을 표적하는 프로그래밍 가능한 접근법으로 설명됐다.
표적 치료는 약물을 종양에 직접 전달함으로써 이미 암 치료의 지형을 바꿔 왔다. 이는 건강한 세포 손상을 줄이고 화학요법과 연관된 심한 부작용을 완화하는 데 도움이 된다. 가장 성공적인 전략 가운데 하나는 항체-약물 접합체로, 단클론 항체를 이용해 치료제를 암세포에 직접 운반한다. 그러나 비교적 큰 크기 때문에 종양 내부로의 침투가 제한될 수 있고, 탑재할 수 있는 약물량도 제한적이다.
이러한 한계를 극복하기 위해 연구팀은 짧은 DNA 가닥에 기반한 시스템을 설계했다. 이 분자들은 항체보다 훨씬 작기 때문에 종양 조직을 더 쉽게 이동할 수 있으며, 여러 구성 요소를 탑재하도록 설계할 수 있다.
새로운 방법은 각각 특정 기능을 지닌 여러 개의 분리된 DNA 가닥에 의존한다. 일부 가닥에는 암 표지자를 인식하는 결합체가 포함돼 있고, 다른 가닥에는 독성 약물이 실려 있다. 세포에 서로 다른 두 개의 암 표지자가 존재하면 DNA 구성 요소들이 그 표지자에 결합해 정확히 그 위치에서 조립되며, 이어 해당 부위에 더 많은 DNA 구조를 축적하는 연쇄 반응이 촉발돼 전달되는 약물량이 증가한다.
이 과정은 2단계 인증과 매우 유사하게 작동한다. 활성화가 일어나기 전에 두 표지자가 모두 검출돼야 한다. 하나라도 없으면 반응은 시작되지 않고 약물은 비활성 상태로 남는다.
실험실 실험에서 이 시스템은 특정한 표면 단백질 조합을 가진 암세포를 성공적으로 식별하고, 강력한 약물을 해당 세포에 직접 전달했다. 인접한 건강한 세포는 영향을 받지 않았다. 연구진은 또 이 접근법을 이용해 여러 약물을 함께 전달할 수 있음을 보여줬으며, 이는 암 치료에서 흔한 문제인 내성을 예방하거나 극복하는 데 중요할 수 있다.
이 시스템은 컴퓨팅에서 발견되는 것과 같은 종류의 기본 논리를 사용해 작동한다. 이 경우 "and" 논리 게이트가 두 암 표지자가 모두 존재할 때만 약물이 활성화되도록 보장한다. 연구진은 향후 더 복잡한 논리 기능을 추가해 이 개념을 확장할 수 있으며, 궁극적으로는 프로그래밍 가능한 시스템처럼 작동하면서 체내에서 더 고도화된 결정을 내리는 의약품을 목표로 한다고 밝혔다.