[전문기술] 항체 결합한 약물 전달체, 암 치료 효과 높인다

[전문기술]  항체 결합한 약물 전달체, 암 치료 효과 높인다

 

 

UNIST 연구팀이 암 치료를 위한 약물 전달 효능을 크게 높였다.

 

UNIST(총장 박종래) 화학과 유자형 교수팀은 금속-유기 골격체(MOF) 나노입자와 항체를 결합한 전달체를 개발했다. 이 전달체는 원하는 암세포를 정확하게 표적할 수 있다. 항체 단백질은 MOF 입자 표면에 부착되며, 암세포 외 다른 세포와 불필요하게 반응하는 것을 줄여 생체환경 안전성을 높였다.

 

MOF 나노입자는 금속 클러스터와 유기물 구조로 구성된다. 다양한 조합을 통해 생친화적, 열감응형, 빛감응형 등 다양한 목적의 입자를 만들 수 있다. 그러나 입자 표면의 결함과 반응성 부위는 면역세포에 의해 제거되거나 뭉칠 수 있다.

연구팀은 이러한 결함을 이용해 항체 단백질을 MOF 나노입자에 부착했다. 표적 암세포를 정확히 찾아내고 불필요한 반응을 줄였다. 항체 단백질이 입자에 붙을 때 화학적 변화를 가하지 않아 복합체 형성과정이 단순해졌다.

MOF-항체 복합체는 다양한 암세포를 표적할 수 있다. 항체단백질이 보호막처럼 작용해 생체 환경에서 다른 단백질과의 부착을 최소화했다. 이 복합체는 실험을 통해 그 효능이 입증됐다.

유자형 교수는 “이번에 개발한 방법은 MOF 나노입자에 실제 항체 단백질을 부착해 약물 전달체로서 높은 범용성과 안정성을 확보한 연구”라고 말했다.

연구 결과는 ACS Nano 저널에 6월 7일 게재됐다. 연구는 UNIST 나명수 교수팀, 고려대 곽상규 교수팀과 공동으로 진행됐으며 과학기술정보통신부 한국연구재단의 지원으로 이뤄졌다.

(논문명: Unveiling the Power of Cloaking Metal–Organic Framework Platforms via Supramolecular Antibody Conjugation)

 

연구 결과 개요

 

1. 연구배경

금속-유기 골격체(MOF)는 금속 이온과 유기 리간드의 조립으로 형성된 다공성 고분자입니다. 특히 Zr 기반 MOF는 높은 수분 안정성으로 인해 약물 전달을 포함한 생물학적 응용에 유망한 물질로 주목받고 있습니다. 그러나 생물학적 환경에서는 나노입자가 단백질 층으로 덮이는 단백질 코로나 현상이 발생할 수 있으며, 이는 입자의 표적 기능을 방해하거나 면역 반응을 유발할 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 표면 조절 전략이 연구되고 있지만, 나노 크기의 MOF를 안정화하기 위한 적절한 재료 선택은 여전히 해결해야 할 과제로 남아 있습니다

 

2. 연구내용 

 본 연구팀은 이번 연구를 통해 생물학적 환경에서 항체를 이용해 MOF 입자를 단백질 코로나 현상으로부터 보호하는 효과적인 방법을 보고하였습니다. 연구진은 대표적인 모델 항체인 면역글로불린G(IgG)를 Zr-MOF(MOF-808) 나노입자 표면에 코팅하여, 단백질 코로나 형성이 크게 줄어드는 것을 확인했습니다. MOF 표면의 결함 부위와 IgG의 카르복실기 간의 배위 상호작용을 통해 IgG-M808 복합체가 형성되며, 이는 외부 단백질의 추가 부착을 방지하는 보호막 역할을 합니다. 더 나아가, 밀도 기능 이론(DFT) 분석을 통해 MOF 표면의 기공 크기가 IgG 코팅에 영향을 미칠 수 있음을 확인하였고, IgG가 MOF 입자에 결합할 때 특정 방향으로 선호되는 결합 방식이 있음을 발견했습니다.

연구진은 IgG-M808 복합체의 가능성을 확인하고 실제 표적지향 약물전달체 개발 모델에 적용하기 위해 MOF-808과 특정 표적 항체(예: HER2, EGFR, CD44)를 결합하여 표적 암세포에 대한 약물 전달 효과를 극대화하는 방법을 개발하였습니다. 예를 들어, EGFR을 표적하는 항체와 결합된 MOF-808(E-M808)은 EGFR이 과발현된 암세포에 선택적으로 작용하며, 근적외선 염료가 탑재된 E-M808@IR-780을 쥐 종양 모델에 주입했을 때 종양 부위에 선택적으로 축적되어 뛰어난 항암 효과를 나타냈습니다. 이 연구는 MOF와 항체의 초분자 접합이 단순하면서도 강력한 약물 전달 플랫폼으로서의 잠재력을 지니고 있음을 보여주며, 나노의학에서의 응용 가능성을 제시합니다.

 

3. 기대효과 

 이번 연구를 통해 다양한 기능성을 가지고 있는 MOF 나노입자가 생체 환경을 극복하고 표적 지향 전달체가 될 수 있는 새로운 가능성을 제공하였습니다. 이 시스템을 발전시켜 더 다양한 기능을 가진 단백질과 MOF입자의 조합을 통해 암치료를 넘어 다양한 질병모델을 치료할 수 있는 시스템을 만드는데 큰 기여를 할 것이라 기대함.