금속성 펩타이드로 유방암 줄기세포 내 미토콘드리아 기능 저하시켜 ？ 항암제 개발에 새로운 돌파구 마련.
새로운 항생제 개발에서 가장 유망한 접근 방법 중 하나는 악성 미토콘드리아를 죽이는 것이다. 이에 영국 과학자들이 유방암 줄기 세포에 있는 미토콘드리아가 쉽게 섭취할 수 있는 구리가 포함된 펩타이드를 합성했으며,실제로 합성된 금속성 펩타이드가 세포 사멸을 효과적으로 유도한다고 보고했다. 관련 연구는 독일화학회지인 Angewandte Chemie (DOI: 10.1002/anie.201710910)에 게제되었으며, 가장 강력한 치료 잠재력을 가진 연구로 주목받았다.
미토콘드리아는 세포의 전력을 만들어내는 공장이면서, 세포 사멸 유도의 중심 ‘노드’이기도 하다. 만일 미토콘드리아가 제거되면, 세포는 세포사멸 과정을 거쳐 죽음에 이르게 된다. 신진대사가 활발한 암 세포는 건강한 세포보다 미토콘드리아가 더 많을 뿐 아니라, 구조적인 면에서 또한 기능적인 면에서도 다르다. 세포 신진대사에서의 독특한 특징과 결정적인 역할 때문에, 악성 미토콘드리아는 새로운 치료제를 위한 유망한 타깃이 다. 이번 연구를 주도한 킹스(King’s) 대학의 Kogularamanan Suntharalingam 박사는 미토콘드리아를 죽이는 물질을 어떻게 세포 기관에 도입할 수 있으며, 어떤 상해를 줄 수 있는지를 조사했다고 밝혔다.
미토콘드리아는 활성 산소종(ROS, reactive oxygen species)를 생성할 수 있는 물질을 도입함으로 죽일 수 있었다고 연구팀은 밝혔다. 이들 활성 화합물들은 세포기관의 기능에 최대의 파급효과를 줄 수 있는 미토콘드리아 신진대사의 여러 신호 전달과정을 방해했다. 연구팀은 최근 유기금속 화합물인 구리(II) 페난트롤린(phenanthroline)이 암 줄기세포에 대한 치명적인 잠재력을 가진 ROS 발생인자가 된다고 제안했다. 하지만 이들 물질이 효과를 나타내기 위해서는 미토콘드리아 외벽에 있는 막을 넘어서 운반되어야 한다. 이를 위해서는 미토콘드리아의 막에 녹을 수 있는 펩타이드가 만들어져야 한다. 저자들은 “미토콘드리아 막을 침투할 수 있는 펩타이드를 부착하면 선택적으로, 그리고 효과적으로 미토콘드리아까지 전달가능하다”고 제안했다.
The Francis Crick Institute의 Nicola O’Reilly 펩타이드 화학 그룹을 포함한 과학자들은 페난트롤린 구리(II) 복합체에 미토콘드리아막을 침투할 수 있는 펩타이드를 공유결합으로 연결했다. 연구팀은 두 개의 유방암 세포주를 대상으로 실험했다. 하나는 거대한 암 세포주이고, 다른 하나는 암 줄기 세포가 풍부한 세포주였다.실험 결과는 인상적이었다.세포의 100퍼센트까지 용량 의존 생존 능력 손실, 미토콘드리아 막분해, 미토콘드리아로의 약물 섭취, ROS 생성 및 미토콘드리아 대사 저하들이 관찰되었다. 개발된 약물은 정상 세포주보다 암 줄기 세포에 보다 큰 영향을 미쳤는데, 이는 줄기 세포에 더 많은 미토콘드리아가 함유되어 있음을 보여주는 것이다.
