종양 내부의 박테리아에서 영감을 얻은 새로운 유형의 치료법은 암과 싸우는 데 완전히 다른 접근 방식을 제공합니다. 즉, 암세포 자체와 정면으로 싸우는 것이 아니라 생존을 위해 의존하는 에너지 생산 시스템을 정확하게 공격하는 것입니다. 시카고 일리노이대학교 연구팀은 종양 미세환경의 박테리아 전략을 빌려 암세포의 미토콘드리아 기능을 파괴해 종양 성장을 억제하는 실험적 항암제를 설계했다.
전립선암 모델에서 이 치료법은 기존 방사선 요법과 병용할 때 특히 효과적이며 종양 성장을 크게 억제합니다. 연구의 중심에는 aurB라고 불리는 실험실에서 합성된 펩타이드가 있습니다. 이 펩타이드는 암세포에 들어가면 에너지 생산을 담당하는 세포의 "발전소"인 미토콘드리아를 공격하는 박테리아 단백질에서 파생됩니다. 에너지 공급이 차단되면 종양 세포가 계속 생존하고 확장하기가 어렵습니다. 관련 결과는 '신호전달 및 표적치료(Signal Transduction and Targeted Therapy)' 저널에 게재됐다.
연구 책임자이자 시카고 일리노이대학교 외과 및 의생명공학과 부교수이자 일리노이대학교 암센터 회원인 야마다 토루(Tohru Yamada)는 미토콘드리아는 세포 생존에 중요하며 많은 암세포는 빠르고 침습적인 성장을 달성하기 위해 그 수와 활동을 크게 변화시키므로 미토콘드리아 자체가 매력적인 치료 표적이라고 말했습니다. 과학계에서는 박테리아가 종양 미세환경의 일부로 종양 조직에 존재한다는 사실을 오랫동안 알고 있었습니다. 최근 몇 년 동안 연구자들은 이러한 미생물이 함유할 수 있는 항암 분자 자원을 체계적으로 탐색하기 시작했습니다.
이전에 야마다 팀은 세룰로플라스민(쿠프레독신)이라고 불리는 일종의 박테리아 단백질이 종양 성장을 억제하는 능력을 가지고 있다는 것을 발견했습니다. 이러한 유형의 단백질은 구리를 함유하고 있으며 단백질 간에 전자를 전달할 수 있습니다. 연구팀은 이 단백질을 기반으로 펩타이드 약물을 개발했으며 성인 임상시험과 어린이 뇌암 및 기타 연구에서 광범위한 테스트를 수행했습니다. 그러나 이 초기 후보 약물은 종양 억제 유전자 p53의 기능에 의존하는데, 이는 종종 다양한 암에서 다양한 돌연변이가 발생하고 기능 상태가 크게 다르기 때문에 일부 환자에서는 약물이 효과가 있고 다른 환자에서는 효과가 제한적입니다. 연구팀은 이러한 한계를 없애기 위해 'p53 기능과 무관한' 새로운 항암인자를 찾기 시작했다.
이를 위해 연구자들은 미토콘드리아에 직접 작용하는 박테리아 단백질로 눈을 돌렸고 결국 미토콘드리아 경로를 통해 작용하는 또 다른 세룰로플라스민을 발견했습니다. 최근 연구에서 연구팀은 유방암 환자의 종양 샘플을 분석하고 그 안에 있는 박테리아 군집의 서열을 분석한 결과, 한 박테리아가 이전에 연구된 단백질과 기능적으로 유사한 아우라시아닌이라는 일종의 세룰로플라스민을 운반하고 있기 때문에 눈에 띄는 것을 발견했습니다. 이 단백질을 기반으로 과학자들은 새로운 펩타이드 약물인 aurB를 설계했습니다.
실험실 세포 실험에서 aurB는 종양 세포의 미토콘드리아에 들어가 핵심 효소인 ATP 합성효소와 결합하여 세포의 주요 에너지 통화인 ATP 생산을 방해할 수 있었습니다. 연구팀은 활성 p53이 결여된 세포주와 호르몬 치료에 반응을 잃은 전립선암 마우스 모델에서 aurB를 테스트했습니다. 결과는 aurB가 표준 전립선암 치료법(방사선 치료법)과 결합되었을 때 명백한 독성 징후 없이 종양 성장을 유의하게 억제한다는 것을 보여주었습니다. Yamada는 이 조합 요법이 펩타이드의 항종양 활성을 크게 향상시켰으며, 전형적인 경골 전이 모델에서도 종양 부피의 상당한 감소가 관찰되었음을 지적했습니다. 전임상 데이터는 고무적이다.
현재 연구팀은 일리노이 대학 시카고 기술 관리국의 지원을 받아 aurB에 대한 특허를 신청했으며 이 치료법을 인간 임상 시험으로 발전시키기 위한 경로를 평가하고 있습니다. 야마다는 또한 항암제로 전환될 수 있는 더 많은 후보 분자를 찾기 위해 박테리아 자원을 계속해서 더 깊이 파고들고 있습니다. 그는 아우라시아닌이 잠재적인 "마약 보물 창고"의 빙산의 일각에 불과하다고 믿습니다. “항암제의 원천이 될 가능성이 있는 다른 박테리아 단백질도 많이 있습니다.”라고 그는 말했습니다. "우리는 아직 그것들을 모두 시도하지 않았습니다."