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[연구] “암세포 자가사멸 유도하는 항암제 나왔다”

김성화 기자ksh2@healthi.kr 입력 : 2019-08-02 11:15  | 수정 : 2019-08-02 11:15

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ADVANCED SCIENCE의 표지논문으로 선정된 김유천 교수팀의 논문
자료=KAIST

 

[헬스앤라이프 김성화 기자] 우리 연구자들이 세포의 이온 항상성을 교란하는 새 원리로 암세포 자가사멸 유도 항암제를 개발하는 데 성공했다. 

 

1일 KAIST에 따르면 생명화학공학과 김유천 교수가 주도하는 공동 연구팀이 개발한 이온 교란 펩타이드는 세포의 활성산소 농도를 급격하게 높이고 소포체에 강력한 스트레스를 부여해 최종적으로 자가사멸을 유도할 수 있다. 또한 용해성이 좋아 향후 임상에 적용 가능할 것으로 기대된다.

 

세포 안팎의 이온 기울기는 세포 성장 및 대사과정에 중요한 역할을 해 세포 이온 항상성을 교란하게 되면 세포의 중요한 기능이 억제돼 자가사멸(Apoptosis)을 촉진할 수 있다. 기존의 이온 항상성 교란 물질은 물에 대한 용해도가 낮아 동물 실험에 적용하기 매우 어렵고 이온 항상성 교란을 통한 자가사멸 원리가 구체적으로 밝혀지지 않아 실제 적용에 한계가 있었다.

 

연구팀은 수용성을 지니고 칼륨 이온을 운반할 수 있는 알파나선 펩타이드 기반 항암물질을 개발했다. 펩타이드 끝에 양이온성을 지니며 물에 잘 녹는 친수성이 강한 그룹과 칼륨 이온 운반이 가능한 그룹을 결합해 이온 수송 능력과 친수성을 동시에 지니게 했다.

 

동물 실험을 통한 소포체 스트레스를 통한 자가사멸 신호 규명
자료=KAIST

 

이 항암 펩타이드는 세포 내의 칼륨 농도를 낮추는 동시에 세포 내 칼슘 농도를 증가시킨다. 증가한 세포 내 칼슘 농도는 세포 내의 활성산소 농도를 크게 높여 소포체 스트레스를 일으키며 최종적으로 자가사멸을 유도한다.

 

연구팀은 종양을 이식한 실험용 동물 모델에 새로운 항암물질을 투여해 높은 항암 효과와 소포체 스트레스를 통한 자가사멸 신호를 확인해 암 성장을 저해할 수 있음을 증명했다. 이온 교란 펩타이드는 세포 내의 활성산소 농도를 크게 높여 세포 자가사멸을 유도하기 때문에 기존의 항암 치료보다 더 효과적일 것으로 기대된다.

 

김유천 교수는 “새로운 기작으로 암세포를 사멸하는 항암 펩타이드는 기존 항암요법의 한계점을 대체할 수 있는 새로운 방법으로 사용될 것이라 기대한다”고 말했다.

 

한편 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업을 통해 수행됐으며 국제 학술지 <어드밴스드 사이언스(Advanced Science)> 최근호에 표지논문으로 게재됐다.

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(왼쪽부터)KAIST 생명화학공학과 김유천 교수, 이대용 박사
자료=KAIST

 

******아래는 논문 원본 일부 발췌본 (Downloaded from Advanced Science)

 

A helical polypeptide-based potassium ionophore induces endoplasmic reticulum stress-mediated apoptosis by perturbing ion homeostasis

 

DaeYong Lee  Soo‐Hwan Lee  Ilkoo Noh  Eonju Oh  Hyunil Ryu  JongHoon Ha  SeongDong Jeong Jisang Yoo  Tae‐Joon Jeon  Chae‐Ok Yun  Yeu‐Chun Kim

 

 

Abstract

 

Perturbation of potassium homeostasis can affect various cell functions and lead to the onset of programmed cell death. Although ionophores have been intensively used as an ion homeostasis disturber, the mechanisms of cell death are unclear and the bioapplicability is limited. In this study, helical polypeptide‐based potassium ionophores are developed to induce endoplasmic reticulum (ER) stress‐mediated apoptosis. The polypeptide‐based potassium ionophores disturb ion homeostasis and then induce prolonged ER stress in the cells. The ER stress results in oxidative environments that accelerate the activation of mitochondria‐dependent apoptosis. Moreover, ER stress‐mediated apoptosis is triggered in a tumor‐bearing mouse model that suppresses tumor proliferation. This study provides the first evidence showing that helical polypeptide‐based potassium ionophores trigger ER stress‐mediated apoptosis by perturbation of potassium homeostasis.

 

※출처 Advanced Science

 

ksh2@healthi.kr
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