부산대학교는 자연과학대학 화학과 이영주 교수가 질병에 연관된 RNA 분해전략(RIBOTAC)을 활용해 암 등 난치성 질환 치료 가능성을 입증한 국제공동연구 성과를 국제 저명지 '네이처(Nature)'에 게재했다고 20일 밝혔다.

특히 이번 연구는 표적 RNA의 결합 화합물을 발굴하기만 하면 분해할 수 있는 것으로, 차세대 난치성 질환 치료법의 기반 연구로 기대를 모으고 있다.

해당 연구는 이영주 교수가 부산대 임용(2022년 9월) 전 미국 스크립스 연구소(The Scripps Research Institute) 박사 후 연구원으로 재직하면서 수행한 성과로, 지난 5월 24일 자 네이처에 게재됐다.

이영주 교수는 미국 스크립스 연구소에서 질병 관련 RNA 분해 전략(RIBOTAC)을 활용해 암 전이 및 발생에 연관된 RNA 분해 화합물을 개발했고, 이로써 RNA 분해 기술을 이용한 암을 비롯한 난치성 질병 치료 가능성을 입증했다.흔히 암 치료를 위해 항암 화학 요법(chemotherapy)이나 방사선 치료가 사용되는데, 이는 암세포에만 선택적으로 작용하지 않고 정상 세포에도 독성을 가져 다양한 부작용을 일으킨다.

따라서 최근에는 암 유발 단백질을 표적화 하는 기술 연구가 이뤄져 왔다. 대표 신기술 가운데 하나인 'PROTAC'은 생체 내에 존재하는 단백질 분해 시스템을 이용, 표적 단백질을 분해하도록 유도해 부작용을 줄일 수 있음이 입증된 바 있다.

단백질은 우리 몸에서 중요한 기능을 수행하는 아미노산으로 이루어진 분자다. RNA(리보핵산)는 핵산의 일종으로, 유전자 본체인 디옥시리보 핵산(DNA)이 가지진 유전 정보를 바탕으로 만들어지며(전사 과정), 단백질을 생성(번역 과정)하는 데 관여한다.

하지만 현재 기술 수준으로는 표적화가 불가능한 단백질들이 있어 기술 활용에 제약이 있으며, 암 발생에 중요한 역할을 하는 RNA들이 계속해서 밝혀짐에 따라 RNA를 표적화하는 항암 치료 전략 개발 연구의 필요성이 커졌다.

이에 연구팀은 표적 RNA의 결합 화합물을 발굴하기만 하면 생체 내 RNA 분해 시스템을 이용, 암 발생 RNA를 선택적으로 분해할 수 있는 전략을 개발함으로써 간단하면서도 안정적인 방법으로 암과 같은 난치성 질환을 치료할 수 있는 기술 개발에 성공했다.

연구팀이 개발한 기술은 인체 내 RNA 분해 시스템을 이용해 표적 RNA를 분해한다. 해당 분해 시스템은 RNA가 근거리에 있으면 특정 RNA 서열을 인식해 분해한다.

연구팀은 암에서 비정상적으로 기능하는 RNA인 cMyc, cJun, miR-155를 표적으로 한 RNA 분해 물질인 RIBOTAC(RIBOnuclease TArgeting Chimeras)을 개발했다. 개발된 화합물들은 인체 내 RNA 분해 시스템을 이용해 cMyc, cJun, miR-155만 선택적으로 분해하는 것을 확인했다.

쥐를 이용한 전임상 테스트도 수행했는데, 살아 있는 쥐의 꼬리로 유방암 세포를 주사한 뒤 개발된 화합물 처리에 따라 유방암 세포가 폐로 전이되는지 여부를 확인하는 방식이다. 그 결과 화합물을 처리한 쥐가 처리하지 않은 대조군 쥐에 비해 암 전이가 확연히 감소하는 결과를 보였다.

발굴된 화합물은 앞으로 차세대 신약 개발 후보 물질로 사용될 수 있을 것으로 기대된다. 특히 저분자 화합물을 기반으로 해 경구 투약도 용이할 것으로 보인다. RIBOTAC 기술 또한 다양한 RNA 표적화, 궁극적으로는 질병 치료에의 활용이 전망된다.

당시 스크립스 연구소 박사 후 연구원으로 연구를 주도한 이영주(제1저자) 교수는 "암 전이 및 암 발생에 중요한 역할을 하는 세 가지 RNA를 각각 효과적으로 분해할 수 있는 화합물을 개발했다"며 "RNA 분해제 개발 기술을 이용하면 기존의 신약 개발 방법으로는 조절할 수 없었던 암을 비롯한 난치성 질환 관련 RNA를 약물 표적으로 이용할 수 있을 것이다. 이번 기술은 질병 치료제 개발을 앞당길 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.

이번 연구는 부산대 이영주 교수가 임용 전 박사 후 연구원 과정에서 미국 스크립스 연구소의 매튜 디즈니(Matthew Disney) 교수팀, 독일 막스 플랑크 연구소의 허벌트 왈트만(Herbert Waldmann) 교수팀 및 뮌헨대학교 플랭크 글로리스(Frank Glorius) 교수팀과 진행했다.