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제목
김지현 교수 연구팀 "합성생물학 적용 대장암 치료제 마이크로바이옴에 효과 발견"
작성일
2021.12.28
작성자
시스템생물학과 관리자
게시글 내용

21.05.13

합성생물학 적용 대장암 치료제 마이크로바이옴에 효과 발견

시스템생물학과 김지현 교수와 정유숙 박사과정 학생이 (주)쎌바이오텍과의 공동연구를 통해 합성생물학 기술을 적용하여 대장암 치료 단백질 P8을 탑재한 프로바이오틱스가 장내 마이크로바이옴을 조절하여 장내 미생물 불균형을 완화하고 유익균의 증가와 유해균의 감소를 초래하는 것을 최초로 발견한 결과가 Springer Nature의 BioMed Central (BMC)에서 출판하는 최고의 마이크로바이옴 전문 학술지인 Microbiome에 “A synthetic probiotic engineered for colorectal cancer therapy modulates gut microbiota” 제목으로 게재됐다.


연구팀은 김치에서 분리한 토종 프로바이오틱스인 페디오코커스 펜토사세우스(Pediococcus pentosaceus) SL4 균주를 이용하여 치료용 단백질인 P8을 분비하는 시스템인 PP*-P8를 개발하였으며 이를 이종이식 종양 및 염증성 대장암 마우스 모델에 투여했을 때 우수한 항암 효과를 보인다는 것을 증명하였다.


또한 염증성 대장암 마우스 모델의 마이크로바이오타를 2개월 동안 추적한 결과 PP*-P8을 투여하는 동안 유익균인 아커만시아(Akkermansia)가 증가하고 유해균인 튜리시박터(Turicibacter)가 감소하였으며 장내 불균형이 완화되는 등 항암 효과와 더불어 장내 마이크로바이옴 조절 효과도 있다는 것을 규명하였다. 아커만시아는 최근 여러 대사 질환에 예방 또는 치료 효과를 보여 차세대 프로바이오틱스로 각광받고 있는 균주이다.

일반적으로 대장암 치료에 사용되는 항암 화학요법은 암세포뿐만 아니라 빠르게 분열하는 정상세포에도 작용하기 때문에 위장관계 부작용이나 골수 기능 저하 등 다양한 부작용을 유발한다. 또한 화학요법 중 발생하는 항암제 내성 현상은 대장암 사망률의 가장 큰 원인으로 꼽히고 있으며 장내 미생물이 치료 효과에 큰 영향을 미친다고 알려져 왔다.

그렇기 때문에 최근 들어 마이크로바이옴 기반의 치료제에 많은 관심이 집중되고 있는 상황이지만, 기존에 개발되어 왔던 표적 미생물 항암제는 살모넬라, 리스테리아, 클로스트리디움 등과 같은 병원 미생물 중심으로 연구가 진행되어 왔기 때문에 안전성에 취약하다는 한계가 있었다.

연세대-쎌바이오텍 공동연구팀은 치료용 단백질인 P8을 분비하는 합성 프로바이오틱스 균주 PP*-P8을 통해 효과적으로 대장암을 치료할 수 있을 뿐만 아니라 장내 마이크로바이옴에 긍정적으로 작용함으로써, 화학요법의 부작용과 항암제 내성을 완화시킬 수 있는 미생물 기반 항암 치료제의 효과를 처음으로 규명한 연구라는 점에서 의의가 있다.



마이크로바이오타 분석과 실험적 검증을 주도한 제1저자 정유숙 박사과정 학생은 “이번 연구에서 밝혀진 PP*-P8의 항암 및 장내 미생물 조절 효과는 합성 미생물 기반 마이크로바이옴 신약의 가능성을 입증한 사례로써, 향후 기존 항암 화학요법의 한계를 보완할 수 있는 새로운 개념의 바이오치료제 개발에 활용될 수 있을 것”이라고 연구의 의의를 제시했다.


이번 성과에 대해 김지현 교수는 “한국인의 대장암 발생률은 세계 2위이다. 미생물 신약은 독성이 강한 화학요법에 비해 부작용이 적고 항암효과도 우수할 뿐만 아니라 무너진 장내 환경 개선도 가능하다. 부작용과 재발 가능성이 적은 항암 치료제를 개발하는 데 도움이 되기를 바란다.”고 밝혔다.




첨부
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