유전자가위로 불리는 크리스퍼(CRISPR) 기술과 약물을 동시에 적용해 기존 항암제보다 월등히 효능을 높인 새로운 항암제 플랫폼을 국내 연구진이 개발해 관심이 집중된다. 

카이스트(KAIST)는 생명과학과 정현정 교수, 화학과 박희성 교수 공동연구팀이 크리스퍼 기반 항암 신약으로 단백질 및 화학 약물을 동시에 생체 내에 전달하는 나노복합체를 개발했고, 이 나노복합체가 기존 항암제보다 월등한 항암 효능을 보였다고 3일 밝혔다.

인류를 위협하는 암 치료법은 주로 화학약물 등이나 심각한 부작용이 있고 반복투여가 필요하다는 단점이 있다. 만약 영구적인 유전자 조절을 일으키는 크리스퍼 기반 유전자 교정 기술을 이용하면 이같은 문제를 극복할 수 있지만, 생체 내 전달이 어려워 효과적인 전달 방법이 절실히 필요한 실정이었다. 

크리스퍼 기술은 표적세포에서 정밀하고 영구적으로 유전자 교정을 일으킬 수 있어 기존 유전자 조절 방법에 비해 암의 치료제로서 큰 장점이 있다. 하지만 크리스퍼의 구성 요소인 단백질과 가이드 RNA를 생체 내에 전달했을 때 극히 낮은 조직 투과성 및 세포 유입 효율로 인해 치료 효능이 떨어진다. 

이러한 한계점을 극복하기 위해 지질 나노입자, 고분자, 무기나노입자 등에 나노 전달체에 기반한 전달 방법이 개발됐으나, 여전히 효능이 떨어지고 심각한 독성 및 부작용 문제가 나타났다.

이러한 문제점들을 극복하기 위해 연구팀은 크리스퍼 단백질 Cas9에 서로다른 작용기가 간단히 결합되는 클릭 화학 작용기를 내재하기 위해 비천연 아미노산을 도입한 생직교 반응형 Cas9을 개발했다. 생직교 반응은 살아있는 시스템 내에서 본질적인 생화학 과정을 방해하지 않고 일어나는 반응을 말한다. 

연구팀은 기존 나노 전달체의 독성 및 한계를 극복하기 위해 극미량의 고분자 물질을 생직교 반응형 Cas9에 결합시킴으로써 생체 내에 안전하게 전달 및 유전자 교정을 일으킬 수 있음을 확인했다. 

또, 항암 신약으로써 효능을 극대화하기 위해 기존에 유방암 항암제로 사용되는 올라파리브(olaparib)을 생직교 반응에 의해 Cas9에 결합시킴으로써 병용 치료를 위한 유전자가위 나노복합체인 콤바인(ComBiNE, Combinatorial and bioorthogonal nano-editing complex)을 개발했다. 

연구팀은 이 유전자교정 나노복합체를 이용해 유방암 세포와 동물모델에서 DNA 복구에 관여하는 유전자 교정 및 올라파리브의 작용으로 기존 항암제 및 단독 치료제에 비해 월등한 항암효과가 나타남을 확인했다.

세계 최초로 크리스퍼 단백질과 항암제를 단일 제형으로 안전하고 효과적인 생체 내 유전자 교정을 일으켜 높은 항암 효능을 보인 것이다. 이 연구 결과는 향후 다양한 암종에 대해 유전자 및 약물 기반 병용치료제로서 적용할 수 있는 강력한 플랫폼 기술로 활용될 것으로 기대를 모은다.