급성 골수성 백혈병을 효과적으로 치료할 수 있는 나노입자가 개발됐다. 이 나노입자는 백혈병 암세포만 선택적으로 제거해 부작용을 줄이고 치료 효과를 높일 수 있다.

UNIST 생명과학과 강세병·김은희·박성호 교수팀은 백혈병 암세포만 골라 사멸을 유도하는 단백질 나노입자(AaLS/TRAIL/aCD13Nb)를 만들었다.

동물실험에서 이 나노입자가 백혈병 세포의 성장을 억제하고 마우스의 생존률을 두 배로 늘리는 것을 확인했다.

급성 골수성 백혈병은 즉각적인 치료가 없으면 90%의 사망률을 보이는 치명적인 혈액암이다. 기존 항암화학요법은 부작용이 크고 고령자는 견디기 어려워 새로운 치료법이 필요했다.

연구팀은 백혈병 세포 표면에 있는 단백질 CD13을 표적으로 삼았다. CD13에 강하게 결합하는 나노바디(aCD13Nb)와 암세포 사멸을 유도하는 단백질(TRAIL)을 동시에 단백질 나노입자(AaLS) 표면에 붙였다. 백혈병 세포만 인지해 빠르게 사멸을 유도한 것이다.

개발된 나노입자는 백혈병 세포에만 붙어서 제거했다. 동물실험에서 나노입자를 처리한 마우스는 백혈병 성장이 억제되고, 생존률이 대조군보다 약 두 배 증가했다.

강세병 교수는 “암세포만 선택적으로 제거하는 기술로 부작용을 줄일 수 있다”며 “백혈병 치료에 큰 진전을 가져올 것”이라고 설명했다. 제1저자 전희진 연구원은 “이번 연구로 급성 골수성 백혈병에 대한 안전한 표적 치료법 개발의 기초를 마련했다”고 밝혔다.

연구 결과는 국제 학술지 나노 투데이(Nano Today)에 지난 온라인 게재됐다. 연구는 한국연구재단과 울산광역시의 지원을 받아 이뤄졌다.

1. 연구배경

급성 골수성 백혈병(Acute myeloid leukemia ;AML)은 골수와 말초혈액에서 골수 줄기세포가 비정상적으로 분화하고 빠르게 증식하여 진단 후 즉각적인 치료가 없으면 90%의 사망률을 보이는 치명적인 혈액암이다.

급성 골수성 백혈병의 치료를 위해 가장 많이 이용되는 요법은 고강도 항암화학요법으로 높은 치료율을 보이고 환자들의 생존을 크게 향상 시켰지만 여러 가지 크고 작은 부작용을 야기하며 고령자는 해당 치료를 견디지 못하는 경우가 많아 급성 골수성 백혈병을 표적해 치료하는 안전한 새로운 치료제의 개발이 요구되는 상황이다.

이를 위해 급성 골수성 백혈병 암세포들을 특이적으로 표적하고 세포사멸을 유도하는 나노입자를 개발하여 세포 및 마우스 모델에서 항암 효과를 입증했다.

2. 연구내용

급성 골수성 백혈병 암세포 표면에는 CD13이라는 단백질이 과발현되어 있어 이를 이용해 급성 골수성 백혈병 암세포 특이적 표적 치료가 가능하다. 따라서 본 연구진은 CD13에 강하게 결합할 수 있는 표적 리간드인 anti-CD13 Nanobody (aCD13Nb)를 이용하여 급성 골수성 백혈병 암세포를 표적하고자 했다.

표적하여 함께 전달한 단백질은 암세포 특이적 사멸을 유도 할 수 있는, TRAIL(tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand)이라는 단백질을 이용했다. 이 단백질은 암세포에 발현 된 사멸수용체(death receptor)에 특이적으로 결합해 정상세포에는 해를 가하지 않고 암세포 특이적으로 세포 사멸을 유도할 수 있어 많은 암 치료에 이용되고 있다.

본 연구진은 AaLS 단백질 나노입자 표면에 aCD13Nb와 TRAIL을 동시에 표지시키는 기술을 이용해 급성 골수성 백혈병 표적 세포사멸유도 나노입자 (AaLS/TRAIL/aCD13Nb)를 개발하했으며 개발된 나노입자는 CD13을 발현하고 있는 여러 급성 골수성 백혈병 암세포주 특이적으로 결합해 세포사멸을 유도할 수 있는 것을 확인했다. 

또한 급성 골수성 백혈병 마우스 모델을 제작해 개발된 나노입자의 항암효과를 동물실험을 통해 입증했다. 특히 나노입자를 처리한 마우스 모델에서 급성 골수성 백혈병의 성장이 크게 억제되고 마우스의 생존률이 대조군에 비해 약 2배가량 증가하는 것을 확인했다.

3. 기대효과

연구진은 골수성 백혈병 표적 리간드(aCD13Nb) 와 암세포 특이적 세포사멸유도 리간드(TRAIL)를 동시에 단백질 나노입자(AaLS) 표면에 표지하여 표적 암에 특이적으로 전달돼 세포사멸유도를 빠르고 강하게 할 수 있는 나노입자를 개발했으며 이 연구를 통해 급성 골수성 백혈병에 대한 표적 치료법 개발의 기초를 마련 할 수 있을 것이라고 기대하고 있다.