김도경 경희대 의대 정밀의료학과 교수팀이 암세포의 기존 ‘세포 사멸(apoptosis)’ 저항성을 극복할 수 있는 새로운 암 치료 전략을 소개했다. 

연구팀은 구리(Cu)와 철(Fe) 금속 이온이 리간드(Ligand)와 결합한 나노복합체가 암세포에만 작용해 ‘구리 의존성 세포 사멸(Cuprotosis)’과 ‘철 의존성 세포 사멸(Ferroptosis)’라는 새로운 형태의 세포 사멸을 유도할 수 있음을 체계적으로 분석했다. 

연구 결과를 담은 종설 논문 ‘Beyond Apoptosis: Navigating Cancer Therapy with Cu/Fe-Ligand Nano-complexes through Cuproptosis and Ferroptosis’은 국제학술지 ‘Coordination Chemistry Reviews’(IF: 23.5, JCR 상위 1%)에 9월 15일자로 게재됐다.

전통적 항암제는 주로 세포사멸(apoptosis)을 유도한다. 하지만 많은 암세포가 이에 대한 저항성을 가져 치료에 한계가 있었다. 

김 교수가 주목한 구리 의존성 세포 사멸과 철 의존성 세포 사멸은 각각 구리 이온에 의해 단백질 응집이 유발돼 발생하는 세포사멸과 철 이온에 의해 지질과산화가 촉진되는 세포사멸이다. 기존의 치료 방식과는 전혀 다른 기전을 지녔다. 연

구팀은 다양한 구리·철 기반 나노복합체의 구조적 특성과 기전을 정리했다. 이를 통해 암세포 내에서 두 경로를 동시에 활성화하면 상호 보완적이고 강력한 항암 효과를 얻을 수 있음을 강조했다.

구리/철-리간드 나노복합체가 암세포로 전달되면 구리(Cu2+)와 철(Fe3+) 이온을 방출한다. 방출된 구리 이온은 미토콘드리아의 TCA 회로 속의 단백질(DLAT)의 과도한 응집을 유발해 구리 의존성 세포 사멸을 일으킨다. 동시에 철 이온은 세포 속에서 활성산소종(ROS) 생성을 증폭시키는 펜톤(Fenton) 반응을 통해 지질 과산화를 유도하며 철 의존성 세포사멸을 촉발한다. 연구팀은 이처럼 하나의 나노복합체가 두 가지 세포사멸 경로를 동시에 작동시켜 효과를 극대화할 수 있음을 제안했다.

김도경 교수의 이번 논문은 단순한 기초 연구의 소개를 넘어 ‘리간드 공학(Ligand Engineering)’을 통해 나노복합체의 안정성, 산화환원 반응성, 종양 특이적 금속 이온 방출 등을 정밀히 제어하는 전략을 제시했다. 향후 정밀의학(Precision Medicine)에 기반한 차세대 항암 나노 치료제 개발의 중요한 이정표가 마련됐다. 김도경 경희대 의대 정밀의료학과 교수(왼쪽), 차병석 연구교수

김도경 교수는 “구리와 철 기반 나노 플랫폼이 암세포의 약물 내성을 극복할 수 있는 새로운 무기가 될 수 있음을 보여준다”며 “향후 임상 적용을 위한 다양한 소재 개발과 기초-임상 중개 연구 및 글로벌 협력이 필요하다”고 밝혔다. 

공동교신저자인 차병석 연구교수는 “암 치료의 새로운 지평을 소개하는 논문”이라며 “나노의학 기반의 맞춤형 항암 치료제 개발에 이바지할 것”이라고 덧붙였다.

이번 연구는 한국연구재단 바이오·의료기술개발사업 및 기초연구사업(중견연구)의 지원으로 수행됐다.