항암제 안 듣는 암, 치료 가능한 플랫폼 기술 개발

표적 항암제로 치료하지 못하는 암을 치료할 수 있는 플랫폼 기술이 개발됐다.

한국화학연구원은 지난 5일 열린 ’인터비즈 바이오 파트너링&투자포럼’에서 표적 항암제로 치료가 어려운 암을 치료하기 위한 에텍(ATTEC) 플랫폼 기술을 개발했다고 밝혔다.

이 포럼은 국내 제약바이오 벤처, 스타트업, 출연연구기관, 대학, 보건의료 기관 등이 보유하고 있는 유망기술의 실용화 연계 가능성을 타진하는 자리다.

’에텍‘은 최근 암 관련 타깃 단백질 분해 기술인 ‘TPD’ 기술의 일종으로 다양한 항암제와 희귀질환 치료제를 개발하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다.

‘표적 단백질분해기술(Target Protein Degradation, TPD)’은 체내 단백질 분해시스템을 모방한 화합물을 이용해 질병 단백질을 분해·제거하는 기술이다. 전통적인 방식으로 치료가 어려웠던 질병 단백질을 원천적으로 제거하거나 기존 약물에 대한 내성을 극복할 수 있는 새로운 치료법으로 주목받고 있다.

우리 몸 속 세포 내 단백질들은 제 기능을 수행한 후, 수 시간에서 수일 내에 자연적으로 분해된다. 이 단백질 분해 과정 중 하나로 체내의 ‘유비퀴틴-프로테아좀’ 시스템이 있다. 제 역할을 다 한 단백질 옆에 ‘유비퀴틴 (Ubiquitin)’이라는 물질 여러 개가 표식처럼 붙고, 이 표식을 가진 단백질만 골라서 ‘프로테아좀(Proteasome)’ 이라는 물질이 해당 단백질을 분쇄기처럼 분해해버리는 시스템이다.

이 과정에서 E3 리가아제라는 특정 효소가 단백질에 유비퀴틴을 달아주는 역할을 한다. 즉, 질병 단백질과 E3 리가아제 효소가 연결되면 질병 단백질이 자연스럽게 분해될 수 있는 것이다. 이 둘을 연결해주는 기술이 바로 표적 단백질 분해기술로 프로탁 기술, 분자접착제 기술 등이 있다.

‘프로탁(PROTAC)’ 기술은 프로테아좀 기전을 이용한 것이고, 에텍(ATTEC) 기술은 리소좀 기전을 이용한다. 프로탁 기술은 치료제 다수가 임상 진행 중이지만 크기가 큰 단백질을 분해할 수 없다는 한계가 있다.

김성환·정관령·김도연·이규명 화학연 박사 연구팀은 리소좀 기전을 이용한 기술의 한 종류인 에텍 기술을 2020년부터 연구해 새로운 에텍 플랫폼 기술을 개발했다.

기존에 알려진 에텍 기술을 활용한 항암 타깃 화합물은 간에서 대부분 분해돼 약물로 살아남는 대사안정성 비중이 3.81%로 매우 낮았다. 이는 세포에서만 증명이 가능한 수준으로 생체 내 실험을 거쳐 약으로 이어지기에는 무리가 있었다.

하지만 연구팀은 새로운 에텍 플랫폼 기술을 개발해 기존 항암제의 문제점인 ‘대사안정성’을 높였다. 3.81%에 불과했던 기존 항암제의 대사안정성을 에텍 플랫폼 기술을 활용해 90% 수준까지 높였다.

에텍 플랫폼은 질병 유발 단백질에 결합하는 부분인 ‘워헤드(Warhead)’, 단백질 분해 유도 막의 안쪽 단백질에 결합되는 부분인 ‘LC3 바인더(LC3 binder)’, 그리고 이 둘을 연결하는 ‘링커(Linker)’로 구성돼 있다.

이러한 플랫폼 기술은 다양한 질병 치료제 개발에 적용할 수 있다. 질병 종류에 따라 워헤드 부분만 바꿔서 합성하면 된다.

연구팀은 현재 ‘에텍’ 플랫폼을 활용해 전립선암 치료제 유효물질을 도출했으며 특허 출원 후 항암제 외에도 희귀질환 치료제 등 다양한 질병 치료제로 개발할 계획이다.

화학연 이영국 원장은 “이번에 개발된 플랫폼 기술을 활용하면 신규 항암제와 희귀질환 치료제 등 다양한 질병치료제를 개발하는 데 도움이 된다”며 “기술 성숙도를 높여 5년 이내에 ‘에텍‘ 기술로 임상에 진입한 후보물질을 개발할 계획”이라고 밝혔다.