병원성 칸디다균을 표적하는 유전자 치료제 FTNx 작동원리 모식도

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곰팡이균(진균) 일종인 칸디다가 전신으로 퍼져 패혈증을 유발하는 '칸디다증' 발병이 급증하는 가운데, 한국 연구진이 칸디다균에만 선택적으로 작용해 높은 치료 효능과 낮은 부작용을 동시에 갖춘 차세대 치료제를 개발했다.

한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 정현정 생명과학과 교수팀이 정용필 서울아산병원 교수팀과 협력해, 칸디다 세포벽의 두 핵심 효소를 동시에 저해하는 유전자 기반 나노치료제(FTNx)를 개발했다고 8일 밝혔다.

현재 사용 중인 칸디다 항진균제들은 표적 선택성이 낮아 인체 세포에도 영향을 미칠 수 있으며, 내성을 가지는 새로운 균 출현으로 인해 치료 효과가 점차 떨어지고 있다. 특히 면역력이 저하된 환자들에게는 감염 진행이 빠르고 예후도 좋지 않아, 기존 치료제 한계를 극복할 새로운 치료법 개발이 시급하다.

개발한 치료제는 전신 투여가 가능하며, 유전자 억제 기술과 나노소재 기술을 융합해 기존 화합물 기반 약물이 가지는 한계를 극복하고, 칸디다균만 선택적으로 치료하는데 성공했다.

연구팀은 칸디다라는 곰팡이균 세포벽을 만드는 데 중요한 두 가지 효소, β-1,3-글루칸 합성효소(FKS1)와 키틴 합성효소(CHS3)를 동시 표적하는 짧은 DNA 조각(ASO)을 탑재한 금 나노입자 기반 복합체를 제작했다.

여기에 칸디다 세포벽 특정 당지질 구조(당과 지방이 결합된 구조)와 결합하는 표면 코팅 기술을 적용해 표적유도장치를 장착함으로써, 인체 세포에는 아예 전달되지 않고 칸디다에만 선택적으로 작용하는 정밀 타겟팅 효과를 구현했다.

이 복합체는 칸디다 세포 내로 진입한 후, FKS1 및 CHS3의 유전자가 만들어내는 mRNA를 잘라버려서 번역을 억제해 세포벽 성분인 β-1,3-글루칸과 키틴 합성을 동시에 차단한다. 이로 인해 칸디다 세포벽은 구조적 안정성을 유지하지 못하고 붕괴되며, 세균 생존·증식이 억제된다.

실제로 쥐에서 전신 칸디다증 모델 실험을 통해 치료 효과를 검증한 결과, 치료군에서 칸디다의 장기 내 균 수 감소, 면역 반응 정상화, 그리고 생존율의 유의미한 증가가 관찰됐다.

정현정 교수는 “이번 연구는 기존 치료제가 인체 독성과 약제내성 확산 문제를 극복하는 방법을 제시하며, 유전자 치료의 전신 감염 적용 가능성을 보여주는 중요한 전환점”이라며, “향후 임상 적용을 위한 투여 방식 최적화 및 독성 검증 연구를 지속적으로 진행할 계획”이라고 밝혔다.

해당 연구는 '네이처 커뮤니케이션즈'에 지난 1일 자로 게재됐다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com

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