자체 생산된 박테리아 독소로 암세포 ‘자살’ 유도

스스로 생성된 박테리아 독소로 암세포 '자살'을 유도할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

미국 과학진흥협회(AAAS)의 과학 뉴스 사이트 유레크얼러트(EurekAlert)는 지난 2일 이스라엘 텔아비브 대학의 연구팀의 연구 결과를 보도했다.

연구팀은 세계 최초로 박테리아에 의해 생성된 독소를 mRNA 분자로 암호화하고 이 입자들을 암 세포에 직접 전달하여 세포가 독소를 생성하도록 유도했다. 그 결과 암세포 사멸의 50%의 성공률을 보였다.

이번 연구를 주도한 댄 피어 교수는 RNA 치료제 개발의 선구자이자 슈무니스 생물의학 및 암 연구 대학의 나노의학 연구소장이다. 연구 결과는 테라노스틱스(Theranostics)에 발표됐다.

피어 교수는 “많은 박테리아가 독소를 분비한다. 이것들 중 가장 유명한 것은 아마도 보톡스 시술에 주입된 보툴리눔 독소일 것”이라며 “또 다른 고전적인 치료 기술은 암세포를 효과적으로 죽이기 위해 혈류를 통해 작은 분자를 전달하는 것을 포함하는 화학 요법”이라고 말했다.

하지만 화학 요법은 선택적이지 않고 건강한 세포를 죽이는 주요한 단점을 가지고 있다. 이번 연구가 획기적인 것은 박테리아 독소에 암호화된 안전한 mRNA 분자를 암 세포에 직접 전달해 이 세포들이 나중에 그들을 죽일 독성 단백질을 실제로 생산하도록 유도하기 때문이다. 피어 교수는 “그것은 마치 암세포 안에 트로이 목마를 두는 것과 같다"고 설명했다.

먼저 연구팀은 슈도모나스과의 세균이 생산하는 독성 단백질의 유전정보를 mRNA 분자에 암호화했다. 이는 코로나19 '스파이크' 단백질의 유전정보를 mRNA 분자에 암호화해 백신을 만드는 과정과 유사하다.

그런 다음 mRNA 분자는 연구팀이 개발한 지질 나노입자에 포장되고 항체로 코팅되어 독소 생산 지침이 표적인 암세포에 도달할 수 있도록 했다. 그 입자들은 흑색종 피부암에 걸린 동물 모델의 종양에 주입되었다. 한 번 주사를 맞은 후 44~60%의 암세포가 사라졌다.

피어 교수는 ”"우리 연구에서 암세포는 결국 암세포를 죽이는 독성 단백질을 생산했다"고 말했다.

그는 “우리는 슈도모나스 박테리아와 흑색종 암을 사용했지만, 이것은 단지 편의상의 문제”라며 “많은 혐기성 박테리아, 특히 땅에 사는 박테리아는 독소를 분비하고, 이 독소들의 대부분은 아마도 우리의 방법으로 사용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

피어 교수는 “이것은 우리의 '레시피'이며, 우리는 나노 입자로 그것을 대상 세포에 직접 전달하는 방법을 알고 있다. 암세포가 다른 쪽 끝에 있는 '레시피'를 읽을 때, 그것은 마치 박테리아 그 자체인 것처럼 독소를 생산하기 시작하고, 이 자가 생산된 독소는 결국 암세포를 죽인다"고 말했다.

 따라서, 종양층에 대한 간단한 주사로,  건강한 세포를 손상시키지 않고 암세포가 '자살'하도록 할 수 있다.

피어 교수는 "게다가, 암세포는 화학 요법에서 자주 일어나는 것처럼 우리의 기술에 대한 저항력을 발달시킬 수 없다. 왜냐하면 우리는 항상 다른 천연 독소를 사용할 수 있기 때문”이라고 설명했다.