맞춤형 DNA 나노구조로 항암제를 선택적으로 전달할 수 있는 방법이 개발됐다.

장기간 약물치료는 내성을 유발한다. 내성을 불러일으키는 몇 가지 세포 메커니즘 중 하나는 ‘약물 유출(drug efflux)’인데 이는 수송 단백질이 막을 통해 세포 몸 밖으로 약물을 펌핑하는 과정이다.

수송 단백질 중 하나는 ‘MDR1(Multi-Drug Resistance Gene1)에 의해 암호화된 단백질이다. 일부 연구에선 항암제 독소루비신(doxorubicin)을 투여하면 암 세포에서 MDR1의 발현이 크게 증가되지만 건강한 폐 세포에선 그렇지 않는 것으로 확인됐다.

중국 북경국립과학기술센터 연구진은 종양세포에서 약물 유출을 유도하는 유전자를 차단하는 방법을 고안했다.

약물 유출 펌프를 끄는 한 가지 접근법은 RNA 간섭(RNAi)이라고 하는 유전자 침묵 기술(gene-silencing technique)이다. 이것은 세포에서 유전자 발현을 방해하기 위해 RNA 전사 템플릿이라고 불리는 분자를 사용한다.

치료가 효과를 보려면 우선 RNA 전사 템플릿이 세포체 또는 세포질 내부에 방출돼야 하는데 이때 세포를 죽이는 약물을 전달하는 것과 동시에 발생해야 한다. 또한 건강한 세포는 손상되지 않아야 한다.

따라서 암세포를 표적으로 하고, 항암제를 내부로 전달하며, 유출 펌프를 작동시키는 유전자를 차단해 약제 투여 시간을 줄이는 세 가지 요구 사항을 모두 충족하는 방법을 찾아내야 한다.

연구진은 ‘DNA 접기’ 기술을 사용해 이 조건을 충족시키는 분자 형태로 구성된 DNA 플랫폼-삼각형 DNA 나노 플랫폼으로 자체 조립되는-구조를 만들었다. 플랫폼에는 다양한 기능 단위에 연결할 수 있는 여러 사이트가 있다.

연구진은 다약제 내성종양이 있는 마우스를 대상으로 처음 세포가 배양될 때 RNA 발현 템플릿과 독소루비신을 선택적으로 전달하는 방식으로 DNA 플랫폼의 능력을 테스트했다.

그 결과, 선택적 전달과 방출을 아주 효과적으로 수행해냈다. 또한 선택적으로 높은 종양 살상률을 나타냈다.

연구진은 “RNAi 치료법과 화학요법을 결합한 맞춤형 DNA 나노 플랫폼은 건강한 조직에 해를 끼치지 않고 다제내성종양의 치료를 위한 새로운 전략을 제공한다”고 말했다.

이 연구 논문은 ‘앙케반테케미(Angewandte Chemie International Edition)’ 최신호에 발표됐다.