공과대학

기계공학부 박성수 교수 연구팀, 식물유래 나노바디 항체의 유방암 항암제 저항성 규명

- HER2+형 유방암 항암제 저항성 문제 해결 가능성 확인

- 국제학술지 ACS Nano 표지 논문으로 선정

▲ (왼쪽부터) 기계공학부 박성수 교수, 오스트리아 린츠대학교 오유진 박사, 중앙대학교 고기성 교수, 성균관대학교 박찬용 박사

기계공학부 박성수 교수 연구팀은 오스트리아 린츠대학교 오유진 박사, 중앙대학교 고기성 교수와 공동으로 식물 유래 나노바디 항체가 HER2+형 유방암의 항암제 저항성을 극복하는 데 효과적이라고 밝혔다.

유방암은 여성암 중 발병이 가장 흔한 암으로 매년 발병건수가 지속적으로 증가하고 있다. 특히 HER2+형 유방암은 전체 유방암 환자의 약 20%를 차지하며, 다른 유방암에 비해 재발률과 전이율이 높고 예후도 나쁜 것으로 알려져 있다. HER2+형 유방암을 치료하기 위해 표적항암제라고 불리는 Trastuzumab 항체 항암제가 널리 사용되지만, HER2의 돌연변이로 인한 저항성 문제로 치료에 어려움을 겪고 있다. 기존에는 세포와 항체 간의 상호작용을 매크로 수준에서 분석하기 때문에 저항성 세포 수용체와 항체 간의 미세한 상호작용에 대한 분석이 어려워 저항성 메커니즘을 밝히기 어렵다는 한계가 있었다.

박성수 교수 공동연구팀은 이를 해결하고자 원자힘 현미경 기반 단일분자 힘 분광학 기술을 사용하여 매크로 수준이 아닌 단일 분자 수준에서 접근했다. 원자힘 현미경 팁에 항체를 연결하여 살아있는 세포 위에서 낚시하듯 결합과 해리를 반복함으로써 단일 분자 수준에서 HER2와 항체 항암제 간의 친화성과 특이성을 확인했다. 또한 크기가 작은 식물유래 나노바디 항체는 Trastuzumab 항체 항암제에 비해 높은 결합력과 특이성을 가지며, 저항성을 가진 세포에서도 효과적으로 작동하였다.

이 연구 결과는 면역결핍 쥐를 대상으로 한 실험에서도 식물유래 나노바디 항체가 Trastuzumab보다 우수한 항종양 활성을 보여 식물유래 나노바디 항체가 Trastuzumab 내성 유방암 환자에게 잠재적인 면역 치료 옵션으로 사용될 수 있음을 보여주였다. 또한 식물유래 나노바디 항체는 안정적이며 저렴한 형질전환 식물을 기반으로 제작되므로 대규모 제조가 가능하여 항암제 제조 비용도 낮출 수 있을 것으로 기대된다.

연구에 참여한 박찬용 박사는 “유방암 치료에서 항암제 저항성을 극복하는 것은 큰 도전 중 하나”라며 “이번 연구는 원자힘 현미경기반 단일분자 힘 분광법을 통해 단일 분자 수준에서 세포와 항암제 간의 상호작용을 분석해 항암제 저항성 문제를 해결할 수 있는 중요한 발전”이라고 전했다.

연구팀의 이번 연구 결과는 오스트리아 과학재단 FWF 프로젝트, 국가과학기술연구회 사업, 한국연구재단의 기본연구, 과학기술정보통신부와 오스트리아 교육과학연구부의 과학기술협력 한-오스트리아 인력교류 사업, 국가과학기술연구회 UnTACT융합연구단의 지원으로 수행되었으며, JCR 상위 5.8% 국제학술지 ACS Nano (IF: 15.8)에 6월 25일자 표지 논문으로 게재되었다.

▲ 표지논문 이미지 

※ 논문명: Plant-Derived Anti-Human Epidermal Growth Factor Receptor 2 Antibody Suppresses Trastuzumab-Resistant Breast Cancer with Enhanced Nanoscale Binding

※ 저자명: 박성수 (공동교신저자), 오유진 (공동교신저자), 고기성 (공동교신저자), 박찬용 (제1저자)

※ DOI: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c00360