[BioS] 'Lab'에서 '시장'으로 나온 신약개발기술들

당뇨질환 치료를 위한 β세포로 분화하는 인간배아줄기세포, 골조직 분화를 촉진하는 펩타이드, 암과 관련한 hTERT 단백질 발현을 억제하는 RNA..

국내외 신약개발기업과 투자자의 선택을 기다리는 새로운 신약개발기술들이 공개됐다.

7일 서울 강남구 역삼동 한국과학기술회관에서 개막한 '2016 바이오미래포럼'에서는 다양한 출품 기술에 대해서 연구자가 사업자, 투자자에게 직접 소개가 가능한 '네트워크 라운지'가 마련됐다.

◇줄기세포를 활용한 당뇨 질환의 치료

이날 행사에서 카이스트 생명과학과의 한용만 교수는 줄기세포를 이용한 당뇨질환의 치료기술을 선보였다.

인간 배아 줄기세포(Human embryonic stem cell)은 자가 증식능력 및 모든 세포로의 분화가 가능한 전분화능을 가진 세포이다. 이 때문에 세포 치료에 있어 주요한 세포 공급원으로 여겨진다.

이미 많은 연구자들이 인슐린 의존성 당뇨질환 환자에게 적용하기 위해서 줄기세포를 췌장의 β세포로 분화시켜 적용하는 방법을 연구했다. 하지만 기존의 세포보다 기능이 좋지 않다는 어려움이 존재했다.

한 교수는 줄기세포의 분화 과정을 변형해서 β세포로의 분화에 가장 적합한 환경을 조성했다. 이렇게 분화시킨 줄기세포를 배양할 때 세포가 무리지어 100µm 지름의 송이(cluster)를 형성하는 것을 관찰했다.

일정한 크기의 송이를 형성하는 것은 췌장의 β세포가 가지는 본연의 성질이다. 연구팀은 이 관찰된 현상을 통해 기존의 β세포와 가장 유사하게 근접한 분화 세포라는 것을 알 수 있다고 설명했다.

분화된 세포와 송이를 형성한 세포 간의 포도당 농도에 따른 인슐린 분비 능력의 차이를 실험한 결과 유의미한 수치를 확인했다. 이 분화세포의 응집체 제조 방법은 국내 특허를 출원했다.

한 교수는 "기술은 간단하지만 최적화된 분화 세포를 배양함으로써 높은 효과를 보는 세포 치료제를 개발할 수 있다"고 말했다.

◇골다공증 치료에 펩타이드 기술 접목

기존의 골다공증 치료제는 주로 뼈가 파괴, 흡수될 때 활성화되는 파골세포의 기능을 억제하는 것을 타깃으로 하는데 이는 추가적인 부작용을 유발한다. 그래서 세계적으로 직접적인 골 형성을 촉진하는 약제 개발로 연구의 방향이 향하고 있다.

뼈를 형성하는 미네랄, 칼슘의 축적은 콜라겐과 단백질의 결합으로 활성화된다. 서울대학교 치의학대학원의 박윤정 교수는 이런 단백질이 콜라겐과 결합하는 부분에 대한 구조 연구를 진행했고 이를 통해 상호 작용에서 중요한 역할을 하는 위치를 발견, 높은 골조직결합 능력을 가진 펩타이드를 개발했다.

산학협력에 의해 구축된 펩타이드 발굴기술에 의해 도출된 이 펩타이드는 뼈를 형성하는 조골세포의 기전을 활성화시키는 TAZ(타깃 바이오마커)에 결합해서 골조직 분화를 촉진한다. 해당 펩타이드는 의료기기와의 조합을 통해 골형성을 유도하는데 높은 효율을 보였고 안정성과 유효성을 검증했다. 또한 단백질 의약품에 비해 쉽고 저렴하게 대량 생산이 가능해 산업화에 큰 장점이 있다.

박 교수는 "해당 펩타이드가 바이오마커와 결합했을 때, 단순히 골조직만을 분화시키는 것이 아니라 지방조직의 형성을 억제하는 이중 기능성을 확인했다. 이를 통해 비만치료제로의 개발 가능성도 있다고 생각한다"고 말했다.

◇RNA 이용해서 세포사 유도 유전자로 치환, 항암 치료 극대화

암세포의 가장 큰 특징은 무한 반복되는 분열과 증식이다. 보통의 세포와는 달리 이것이 가능한 것은 바로 유전자 말단의 텔로미어가 소실되는 것을 막는 텔로머라아제가 존재하기 때문이다. 단국대 이성욱 교수와 연구팀은 텔로머라아제를 구성하는 hTERT 단백질을 타깃으로 유전자를 치환하는 트랜스-스플래싱 라이보자임 (Trans-splicing rybozyme) 기술을 연구했다.

이 기술은 hTERT 단백질을 발현시키는 RNA구간을 잘라내 합성을 저해한다. 단백질이 합성이 이뤄지지 않으면서 텔로머라아제가 발현되지 못하게 되고 무한한 분열 능력이 제한된다. 이렇게 타깃을 억제하는 동시에 암 세포의 사멸을 유도하는 RNA 염기서열을 첨가, 결합시켜 사멸 유전자를 발현함으로써 항암 치료가 극대화 된다.

체내에서 불안정한 RNA를 전달하기 위해 아데노바이러스 벡터를 이용하는데 현재 최적화를 위한 실험을 진행중이며 오리지널 기술에 대한 동물 실험을 완료했다.

마이크로 RNA를 이용한 안티-센스(anti-sense)까지 접목한 이 기술은 효육적인 표적 선택으로 암세포의 세포사를 강하게 유도하는 반면, 비종양 간세포에서의 부작용을 최소화 할 수 있다.

연구팀은 "현재 치료방법이 없는 악성 진행성 간암에 유용하며, 타 종양이나 질환에도 활용이 가능하다"고 설명했다.