1. 서 론
1)작고 소수성인 분자는 세포막을 비교적 자유롭 게 투과할 수 있지만, 분자량이 크거나 친수성이 거나 이온성을 띤 분자는 세포막 투과가 극히 어 렵다. 따라서 연구 및 치료 목적으로 세포 내에서 일어나는 다양한 생체 회로를 조절하기 위해서 대 체적으로 저분자량의 소수성 물질이 사용되어 왔 다. 하지만 최근에는 넓은 표면적을 가진 펩타이 드/단백질/항체 등 중거대분자를 이용하여 특정 타겟 분자만을 선택적으로 조절하려는 시도가 다 양하게 전개되고 있다. 실제로, 2019년 Top 10 글 로벌 블록버스터 약물 중 7개가 단백질 및 항체를 이용한 중거대분자 약물이라고 할 수 있으며, 여 러 형태의 중거대분자 약물 개발은 전세계적으로 계속되고 있다[1]. 또한, CRISPR와 같은 유전자
저자(E-mail: gacn@snu.ac.kr)
가위 단백질/RNA 거대 복합체를 세포 내로 전달 하는 것은 차세대 유전자 조작 기술로서 크게 각 광받고 있다[2].
이와 같이 세포막 투과가 어려운 친수성 중거대 분자를 세포 내로 전달하기 위해, 바이러스의 세 포 감염을 이용한 바이러스성 전달체와 나노입자 를 비롯한 다양한 화학 전달체가 개발된 바 있다.
실제로 DNA, RNA 등 핵산 기반의 친수성 거대 분자를, 이러한 바이러스성 전달체와 화학 전달체 를 이용하여 세포 내로 효율적으로 전달하는 것은 최근 코로나 백신의 성공에도 큰 도움을 주었다.
하지만 아직까지도 약물로 이용 가능한 다양한 중 거대분자의 세포 내 전달을 효율성(efficacy), 안전 성(safety), 안정성(stability)의 측면에서 높은 수준 으로 구현할 수 있는 범용성 전달체는 개발되지 못하였으며, 이를 달성하기 위한 연구가 계속해서 진행되고 있다.
선택적 세포 투과 펩타이드의 최근 개발 동향
이 연 서울대학교 화학부
Recent Development of Selective Cell Penetrating Peptides
Yan Lee
Department of Chemistry, College of Natural Sciences, Seoul National University, Seoul 08826, Republic of Korea
Abstract: 세포 투과성 펩타이드(cell penetrating peptide; CPP)는 강력한 세포막 투과성을 보유하고 있어 난투과성 중거대분자 약물의 세포 내 전달체 개발에 있어 중요한 요소 기술로 부각되고 있다. 하지만 대부분의 세포 투과성 펩타이드는 타겟 세포에 대한 선택성 없이 투과하므로, 전신 투여시 심각한 부작용이 발생할 수 있다. 이 글에서는 선택적 세포 투과성 펩타이드를 개발하는 최근 연구 전략 중, 타겟 세포 표면에 존재하는 수용체에 결합하는 리간드를 이용한 전략과, 타겟 세포 주변의 물리, 화학, 생물학적 신호 변화를 이용하는 전략에 대해 소개한다. 특히, 최근 논문 에 발표된, 어피버디(affibody)와 세포 투과성 펩타이드 결합체를 이용하여 HER2 수용체를 지닌 유방암 세포에 선택 적 투과성을 부여하는 방법과, 암세포 주변의 작은 pH 변화를 감지하여 양전하성을 조절함으로써 수용체가 없는 유방 암 세포에도 선택적으로 투과성을 보이는 방법에 대해 자세하게 소개한다.
Keywords: Cell penetrating peptide, Selectivity, Affibody, pH-Responsiveness, Activatable CPP
세포 투과성 펩타이드(cell penetrating peptide;
CPP)는 수 개-수십 개로 이루어진 짧은 아미노산 서열인데, 특정 펩타이드 서열을 지니는 HIV 바 이러스의 단백질이 세포막을 쉽게 투과해 들어가 는 발견하면서 최초로 알려지게 되었다[3]. TAT 서열이라고 알려진 이 CPP 서열의 발견 이후 자 연에서 발견되는 수많은 펩타이드 서열이 세포 투 과성을 지니고 있다는 것이 밝혀졌으며, 이러한 펩타이드 구조를 모방하여 다양한 합성 CPP를 개 발하여 왔다. CPP는 단백질뿐 아니라 DNA, RNA 혹은 나노입자에 이르기까지 난투과성 물질의 세 포 투과성을 높일 수 있어 크게 주목받고 있다 (Figure 1). CPP는 아미노산 서열의 체계적인 조 절을 통해 다양한 구조의 펩타이드를 형성함으로 써 그 특성을 쉽게 조절할 수 있을 뿐 아니라, 펩 타이드 합성법이라는 화학적 방법, 세포 내 발현 이라는 생물학적 방법으로 모두 생산할 수 있다는 강점을 지니고 있다. 또한 자연계에 존재하는 아 미노산에 기반한 구조를 지니고 있으므로 인공적 인 분자 구조에 기반한 다른 전달체에 비해 생체 친화성이 클 것으로 기대된다. 또한, 수십-수백 나 노미터에 이르는 바이러스 및 나노입자에 비해 CPP는 그 크기가 현저히 작으므로, 치밀한 조직에 대한 투과성이 매우 높다. CPP의 이러한 여러 가 지 강점에 기반하여, CPP 단독 혹은 타 전달체와 의 다양한 조합을 통해 세포 내 전달 효율을 높이 려는 시도가 이루어지고 있다.
CPP는 강력한 세포 투과능을 보유하고 있지만, 대체적으로 선택성(selectivity)이 부족하여 대부분 의 세포를 구별하지 못하고 투과한다. 이러한 특 성은 경우에 따라서는 심각한 부작용을 동반할 수 있으며, 때문에 CPP는 전신 투여용으로는 매우 제 한적으로만 사용된다. 실제로 CPP를 질환 부위에 만 제한적으로 도포하여 사용하는 방법이 임상적 으로 유의한 상황이다. 때문에, 특정 타겟 세포에 서만 CPP의 투과능을 선택적으로 높일 수 있다면 CPP의 응용성을 크게 높일 수 있으며, 이는 연구 자들이 선택적 CPP를 개발하려는 중요한 동기가 되고 있다.
이 글에서는 CPP에 특정 타겟 세포에 대한 선 택적인 투과능을 부여하는 방법들 중 대표적인 몇 가지 방법을 소개하고, 그 중 최근 본 연구진에서 진행한 암세포 표면의 특정 수용체(receptor)를 인 식하는 어피바디(affibody)를 이용한 선택적 CPP 전략과[5], 암조직의 작은 pH 변화를 인식하여 선 택적으로 투과성을 높이는 CPP 개발 전략에 대해 간단하게 소개하고자 한다[6].
2. 본 론
2.1. 특정 세포 표면 결합 리간드를 이용한 CPP의 선택성 증가
세포 내 전달 방법에 있어서, 세포 표면의 특정 수용체(receptor)를 타겟하여 선택성을 높이려는 시도는 다양하게 진행되어 왔다. 세포 표면의 수 용체를 타겟하는 리간드(ligand)는 작은 당류(sugar) 로부터 거대 항체(antibody)까지 다양하게 이용되고 있으며, 대체적으로 소분자 리간드에 비해 거대 분자 리간드의 경우 더 높은 선택성과 강한 결합 력을 보유하고 있다.
비단백질성 리간드의 경우는 CPP에 화학적 접 합법(chemical conjugation)을 통해 도입되는 경우 가 많다. 다양한 생체직교반응(biorthogonal re- action)이 비단백질성 리간드의 CPP 도입에 이용 되고 있다. 반면, 펩타이드 혹은 단백질에 기반한
Figure 1. Delivery of cargo molecules into cells by cell penetrating peptides (CPPs)[4].
리간드는 화학적 접합법 또는 유전적 융합(fusion) 방법 중 어느 방법을 통해서도 CPP와 결합할 수 있다.
알지닌(arginine; R)-글라이신(glycine; G)-아스 파르트산(aspartate; D) 서열로 이루어진 RGD 펩 타이드는 상피세포 혹은 암세포를 타겟하는 가장 대표적인 펩타이드계 리간드라 할 수 있다. RGD 펩타이드를 CPP와 결합시켰을 경우, CPP의 투과 성이 암세포에서 특징적으로 높이 발휘된다는 사 실이 잘 알려져 있다[7]. 한편, 또 다른 펩타이드계 리간드를 이용한 방법으로, Angiopep-2 펩타이드 를 CPP에 결합시켜 뇌세포 내로의 선택적 투과성 을 높인 예도 있다[8].
아마도 CPP에 가장 높은 선택성을 부여할 수 있는 방법은 나노몰-피코몰(nM-pM) 수준의 타겟 결합력을 가지고 있는 항체를 이용하는 방법일 것 이다. 실제로 세포 표면의 특정 리간드에 결합하 는 항체에 CPP를 결합시킴으로써, 선택적 투과능 을 획득한 예가 존재한다[9]. 하지만 이러한 항체 -CPP 결합법은 대체적으로 복잡하고 비싼 항체 생산, 화학 반응, 분리 정제 과정을 통해 진행되는 단점이 있다. 또한, 화학 반응의 선택성 한계에 의 해 비균질적 항체-CPP 복합체가 형성되어, 결국 그 선택성 및 세포 투과능이 개체별로 비균질적으 로 나타나게 되는 중요한 원인이 된다.
2.2. 어피버디(affibody)를 이용한 CPP의 선 택성 증가
본 연구진에서는 CPP의 선택성을 높이기 위한 방법으로 어피버디(affibody)에 주목하게 되었다.
어피버디는 박테리아 유래 단백질로부터 출발하 여 유전공학적으로 개발된 단백질로서, 그 분자량 은 6 kDa 정도에 불과하여 150 kDa 정도에 이르 는 거대 항체 분자에 비해 매우 작다[10]. 이렇게 작은 단백질에도 불구하고, 특정 어피버디 분자는 항체와 맞먹거나 오히려 더 높은 수준의 타겟 선 택성 및 결합력을 보유하기도 한다. 예를 들어, 포도 상구균(Staphylococcus)의 단백질인 protein A로 부터 유래한 어피버디인 ZHER2:342의 경우 유방암
표면에 선택적으로 분포되어 있든 수용체인 HER2 에 22 pM 수준의 결합력을 보이는데, 이는 대표 적인 HER2 타겟용 항체인 trastuzumab을 능가하는 결합력이라고 할 수 있다[11]. 또한, 생산에 있어 복잡한 진핵세포주를 사용해야만 하는 항체와는 달리, 어피버디는 대장균 등 박테리아에서도 쉽게 대량 생산할 수 있다는 큰 장점을 지니고 있다.
본 연구진에서는 이러한 어피버디의 특성이 동 일한 펩타이드로 이루어진 CPP의 선택성을 크게 높일 수 있을 것으로 기대하였다. 본 연구진에서 는 류신(leucine; L) 및 라이신(lysine; K) 기반 CPP인 LK 펩타이드를 다년간 연구해 왔는데, 이 LK 펩타이드의 다량체(multimer)는 다른 CPP에 비해 100~1,000배 낮은 농도인 나노몰(nM) 수준 에서도 강력한 세포 투과성을 보이는 특징을 가지 고 있지만 선택성이 떨어진다는 단점을 보유하고 있었다[12, 13]. 따라서, 본 연구진은 ZHER2:342 어 피버디와의 융합을 통해 LK 펩타이드의 선택성을 높이려 시도하였다. LK 펩타이드와 ZHER2:342를 융 합한 단백질은 대장균에서도 쉽게 대량생산할 수 있으며, 이 융합 단백질을 이용하여 HER2가 과발 현되어 있는 유방암 세포/조직에만 선택적으로 원 하는 약물을 타겟할 수 있을 것으로 기대하였다 (Figure 2).
실제로 이 융합 단백질 LK-2-ZHER2를 대장균에 서 발현시킨 후 인체 유래 유방암 세포에 대한 세 포 내 투과 효율을 측정하였다(Figure 3). 그 결과, HER2 수용체가 발현되지 않는 세포주인 HCC-1937 세포에는 매우 낮은 세포 투과능력을 보였지만, HER2 수용체가 과발현되어 있는 SKBR-3 세포주 에는 1시간의 짧은 처리만으로도 높은 세포 내 투 과 효율을 보였다. 또한, 강력한 세포 투과능을 가 지는 LK-2 CPP가 융합된 LK-2-ZHER2는 25 nM이 라는 낮은 농도에서도 SKBR-3에 대한 선택적 투 과능을 보였다. 또한, SKBR-3 세포에서 HER2 수 용체 발현을 억제하였을 때 혹은 HER2 수용체에 대한 접근을 항체를 통해 방해하였을 경우에 LK-2-ZHER2의 세포내 투과율이 크게 억제되는 결과 를 통해, LK-2-ZHER2의 선택적 세포 투과는 HER2
수용체에 대한 ZHER2:342 어피버디의 결합에 의해 유도된다는 것을 잘 알 수 있다. 이러한 LK-2-ZHER2
의 선택적 투과능은 다른 유방암 세포주인 BT474 (HER2+) 및 MCF-7 (HER2−)에서도 동일하게 나 타나고 있다.
이후 대표적인 항암제인 독소루비신(doxorubicin;
DOX)을 LK-2-ZHER2에 결합하여 유방암 세포주에 대한 독성 차이를 확인하였다(Figure 4). 전달체에 결합되지 않은 free DOX는 두 유방암 세포주에 대해 약 2~4 마이크로몰(μM) 수준에서 독성을 보 이는 데 그쳤지만, LK-2-ZHER2-DOX는 HER2 수 용체가 과발현된 SKBR-3 세포에는 약 40배가량 낮은 75 nM 정도에서도 높은 독성을 보였고, HER2 수용체가 발현되지 않은 HCC-1937 세포에 는 약 8배가량 낮은 442 nM 수준에서 독성을 보 였다. 이처럼, HER2 과발현 세포주에만 선택적으 로 높은 독성이 나타나는 것은 LK-2 CPP 및
ZHER2:342 어피버디의 시너지 효과에서 나타난 것 으로 추론할 수 있다.
Figure 3. (A) Selective penetrating ability of LK-2-ZHER2:342
into HER2-overexpressing SKBR-3 cells. (B) The cell penetrating ability can be inhibited by siRNA-mediated reduction of HER2 expression or by antibody-mediated blocking of HER2 receptors. (**) and (***) indicate p ≤ 0.01 and p ≤ 0.001, respectively (Student’s t-tests)[5].
Figure 4. (A) LK-2-ZHER2:342 conjugated with an anti- cancer drug, doxorubicin (DOX). (B) Comparison of cytoxicity of free DOX and LK-2-ZHER2:342 on breast cancer cells, HER2-overexpressing SKBR-3 and HER2- negative HCC-1937[5].
Figure 2. Selective intracellular delivery into HER2- positive breast cancer cells by CPPs mounted with HER2-selective affibody, LK-2-ZHER2:342[5].
이러한 선택적 전달 능력은 in vivo 마우스 모델 에서도 확인할 수 있었다(Figure 5). 마우스의 양 쪽 다리 근육에 각각 HER2+인 BT474 및 HER2- 인 MCF-7 세포주를 이식한 후, Cy5.5 형광으로 표지된 LK-2-ZHER2를 정맥주사 하였다. 이 때, MCF-7에 의해 형성된 암종에 비해 BT474에 의해 형성된 암종에 대하여 훨씬 더 높은 형광 축적이 일어나는 것을 생체 내 이미징 시스템(IVIS)를 통 해 확인할 수 있었다. 하지만 LK-2 CPP에서 유래 된 높은 양전하로 말미암아 간 혹은 신장에 상당 량의 축적이 일어나고 있으며, 이는 추후 연구를 통해 극복해야 할 문제라고 할 수 있다.
이처럼, CPP와 어피버디와의 결합을 이용하는 방식은, 대장균과 같은 박테리아 시스템에서 쉽게 대량 생산이 가능하다는 점, 별도의 화학 반응 없 이 유전자 재조합 방식으로 결합이 가능하다는 점, 특정 타겟 세포에 대해 월등하게 높은 선택적 세포 투과성 획득이 가능하다는 점 등이 강점으로 손꼽힐 수 있다. 본 연구는 최근 Biomaterials Science에 소개된 바 있다[5].
2.3. 신호 응답성을 이용한 CPP의 선택성 증가 타겟 세포 근처의 다양한 물리/화학/생물학적 신호에 응답하는 구조를 기반으로, CPP의 선택적 세포 투과를 유도하는 전략도 시도되고 있다 (Figure 6). 활성화 세포 투과 펩타이드(activatable cell penetrating peptide; ACPP)라고 불리는 이 전 략은, 빛 등의 물리적 신호, pH 변화 등의 화학적 신호, 효소 등의 생물학적 신호에 의해 특성이 급 격하게 변화하는 화학 구조를 이용하고 있다.
빛 신호는 타 신호에 비해 가장 정교하게 공간 (~μm)과 시간(~fs)을 조절할 수 있다는 점에서 주목 받고 있다. 양전하성을 띤 CPP는 세포막의 음전하 를 띤 헤파란 설페이드 프로테오글라이칸(heparan sulfate proteoglycan; HSPG) 수용체와 결합하여 높은 세포 투과성을 보이게 되므로, CPP의 양전하 성 잔기를 빛에 의해 분해 가능한 형태로 차폐 (masking)할 경우 CPP의 세포 투과성은 급격히 저하되게 된다. 다양한 형태의 니트로화벤질 (nitrobenzyl) 기를 사용하여 CPP의 양전하를 차폐 하고 있다가, 특정한 빛 신호에 의해 니트로화 벤 질기가 분해되면 세포 투과성이 회복되게 된다[14].
한편, 암세포는 조건에 따라 해당과정(glycolysis)
Figure 5. (A) In vivo biodistribution of LK-2-ZHER2 in tumor-xenografted mice. IVIS images of the mice intravenously injected with Cy5.5-labeled LK-2-ZHER2. The left and right red dotted circles indicate BT474 (HER2+) tumor and MCF-7 (HER2-) tumors, respectively.
(B) Ex vivo fluorescent images of organs and tumors of the mice at 5h post-injection[5].
Figure 6. Representative strategies of activatable CPPs (ACPPs) for selective cell penetration[4].
을 비정상적으로 증가시키게 되고, 이에 따라 암 조직은 pH 5~6 정도의 약산성을 띠는 경우가 많 다. 따라서 정상 pH인 7.4와의 pH 격차를 화학적 신호로 이용하여 선택적으로 세포 투과성을 조절 하려는 전략도 다양하게 개발되었다. 예를 들어, 말레산 아미드(maleic acid amide) 기반 결합은 중 성-염기성 pH에서는 비교적 안정하지만, 약산성 pH에서는 빠르게 분해되어 아민(amine)기를 노출 하게 된다. CPP에 존재하는 양전하성 아민기를 말 레산 아미드를 이용하여 음전하로 변화시켜 차폐 하였다가, 암조직 근처의 pH에 응답하여 본래의 양전하성 아민기로 노출시켜 특이적인 세포 투과 성을 회복하는 방법이 개발된 바 있다[15].
병소 근처에 특이적으로 분포하는 효소를 이용 한 방식도 사용된다. 세포외기질 금속함유단백질 분해효소(matrix metalloproteinase; MMP) 중 몇 종류는 암조직 근처에서 높은 발현율을 보인다.
따라서, MMP에 의해 특이적으로 분해되는 아미 노산 서열인 프롤린(proline; P)-류신(leucine; L)- 글라이신(glycine; G)-류신(leucine; L)-알라닌(alanine;
A)-글라이신(glycine; G) 등을 이용하여 음전하성 을 띤 아미노산 잔기를 양전하성 CPP에 결합시키 게 되면 CPP의 세포 투과성은 급격히 감소한다.
하지만 암조직 주변에서 다량으로 발현되는 MMP 에 의해 PLGLAG 서열이 분해되어 음전하 차폐 효과가 없어지게 되면, CPP는 세포 투과성을 선택 적으로 회복할 수 있게 된다[16].
2.4. pH 응답성 아미노산 잔기를 이용한 CPP의 선택성 증가
본 연구진에서는 위에서 언급한 다양한 ACPP 전략 중, pH 변화를 인지하여 암조직에서의 선택 적 세포 투과성을 보이는 CPP를 개발하려 하였다.
앞에서 언급한 바와 같이, CPP의 양전하성은 세포 투과성을 결정하는 중요한 원인이다. pKa = 10 정 도인 아민기를 지니는 라이신 및 pKa = 12 정도인 구아니딘(guanidine)기를 지니는 알지닌이 CPP의 주요 서열로 사용되는 이유도 그 때문이다. 하지 만, 이 두 잔기는 생체 내의 pH 조건에서 거의 항
상 양전하를 띠고 있어, 세포 투과성의 변화를 유 도하기 어렵다. 반면 pKa = 6 정도인 이미다졸 (imidazole)기를 지니는 히스티딘(histidine; H)은 중성 조건에서는 전하를 띠지 않지만 pH 가 5~6 정도인 약산성 조건에서는 양전하성을 띠게 된다.
따라서 히스티딘은 이 pH 범위에서의 전하 전환 특성을 보이는 펩타이드를 설계할 때 이용할 수 있다[17].
본 연구진에서 개발한 LK 펩타이드의 다량체 가 나노몰(nM) 수준에서도 강력한 세포 투과성을 보이는 특징을 지닌다는 것을 전술한 바 있다[12, 13]. 본 연구진은 이 LK 펩타이드 이량체(dimer) 의 라이신 서열을 히스티딘 서열로 치환한 LH 이 량체(LH2)를 개발하고, 중성에서는 매우 약한 양 전하를 띠는 이 이량체가 암조직 근처의 약산성 조건에서 강한 양전하를 회복하는 것을 이용하여 암조직에만 선택적인 세포 투과성을 보일 수 있을 것을 기대하였다(Figure 7). 또한, 개발된 LH 이량 체를 이용하여, 에스트로젠(estrogen) 수용체, 프 로제스테론(progesterone) 수용체, 그리고 HER2 수용체가 없어 리간드를 이용한 방식으로는 선택 적 투과성을 획득하기 매우 어려운 삼중음성유방 암(triple-negative breast cancer; TNBC)에 대한 치료 효과를 보일 수 있기를 기대하였다.
우선, 본 연구진은 TNBC 세포주로서 알려져 있는 MDR-MD-231 세포에 LK 및 LH 이량체를 사용하여 세포 투과 효율을 비교하였다(Figure 8).
Figure 7. pH-activatable penetration of cell penetrating peptide, LH2, into the acidic tumor region[6].
LK 이량체(LK2)는 pH 변화에 따라 세포 투과성 이 크게 변화하지 않거나 약산성 조건에서 오히려 세포 투과성이 감소하는 반면, LH2는 약산성 조건 인 pH 6.0~6.5에서 pH 7.4에 비해 크게 증가하는 특성을 보였다. 특히, 10 nM 정도의 낮은 농도 조 건에서도 이러한 pH 응답성 투과 능력을 보이는 것은 추후 약물 개발에 있어 더욱 매력적인 특징 이라고 할 수 있다.
또한, LH 이량체가 약산성에서만 양전하를 띠 게 되는 특징은, 더 나아가 펩타이드의 생체 내 안 정성을 높이는 중요한 효과를 보이게 된다. 높은 양전하를 띤 물질이 체내에 주입되게 되면, 간 혹 은 비장에 존재하는 단핵식세포계(mononuclear phagocyte system; MPS)에 의해 빠르게 제거되게 된다[18]. 실례로, 형광 표지된 LK 이량체를 체내 에 정맥 주사를 통해 주입했을 경우, 30분 이내에 대량의 펩타이드가 간에 축적되어 순환계에서 빠 르게 제거된다(Figure 9). 이에 반해, 중성 조건에 서는 양전하를 거의 띠지 않는 LH 이량체는, 간 축적량이 상대적으로 현저하게 낮은 것을 볼 수
있다. 48시간 이후에도 상당량의 LH 이량체의 형 광을 혈액 내에서 관측할 수 있는 것 역시 선택적 양전하성을 띤 CPP의 높은 체내 안정성을 입증하 는 결과라고 할 수 있다.
이 LH 이량체는 소수성을 띤 류신 잔기가 있어 소수성 약물과 상호작용할 수 있다. 따라서 본 연 구진은 대표적인 소수성 항암제인 파클리탁셀 (paclitaxel; PTX)과 LH 이량체를 섞어 주어 복합 체를 형성하거나[PTX-LH2 mixture (M)], 둘 사이 에 공유결합을 형성[PTX-LH2 conjugate (C)]하여 약물 전달체를 구성하였다. 생쥐의 피부에 MDR- MD-231 세포를 이식하여 암조직을 형성하고, 여 기에 두 약물 전달체를 처리하여 암조직 생장 억제 효과를 비교하였다(Figure 10). 이 때, free PTX는 거의 암조직 생장 억제 효과를 보이지 않지만, PTX-LH2 (M) 혹은 PTX-LH2 (C) 모두 매우 효과 적인 억제 효과를 보인다는 것을 알 수 있다. 대체 적으로 대부분의 생쥐 실험에서, PTX가 암을 억제 하기 위해서는 10 mg/kg 이상의 용량이 필요하다.
Figure 8. (A) pH-responsive cell penetrating activities of LH2 and LK2 on MDA-MB-231 cells at 10 nM (** 0.001
≤ p < 0.005, *** p < 0.001). (B) Representative CLSM images of cells treated with TAMRA-labeled LH2 (red) at 10 nM. Nuclei were stained with Hoechst 33342 (blue)[6].
Figure 9. (A) In vivo biodistribution of LH2 and LK2 in mice. IVIS images of mice intravenously injected with peptides at a dose of 2.5 μmol/kg. (B) Fluorescence intensity of liver, tumor and blood treated with Cy5.5- labeled peptides for 48 h. (* 0.005 ≤ p < 0.05, *** p <
0.001)[6].
하지만 본 연구에서는 선택적 CPP에 기반한 약물 전달체를 이용하여, 그보다 10배 이상 낮은 농도 에서도 매우 효과적으로 TNBC를 억제할 수 있는 가능성을 보여 주었다. 본 연구는 최근 Journal of Controlled Release에 소개된 바 있다[6].
3. 결 론
본 글에서는 세포 투과성 펩타이드(CPP)의 선 택적 투과성을 획득하기 위해 사용되는 다양한 방 법에 대해 소개하고, 그 중 대표적인 최근 사례를 소개하였다. 항체보다 높은 결합 능력을 지니면서 도 박테리아에서 쉽게 발현시킬 수 있는 어피버디 와 강력한 세포 투과성을 지니는 LK 펩타이드를 융합함으로써, 원하는 유방암 세포에 대한 선택적 투과능을 획득할 수 있었다. 또한, 특정한 수용체 가 발현되지 않는 유방암에 대해서도 pH 변화를
인지하는 히스티딘 잔기를 도입한 LH 펩타이드를 이용하여, 선택적 투과능을 획득하였다. 이러한 선 택적 투과성은 전신 투여에 있어서 CPP의 부작용 을 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 환부 이외의 조건 에서 양전하성을 낮춤으로써 생체 내 안정성을 높 일 수 있는 중요한 전략이 될 것으로 기대할 수 있 다. 효율성, 안전성, 안정성을 지닌 CPP를 개발함 으로써, 이상적인 세포내 전달 시스템을 위한 강 력한 요소 기술을 확보할 수 있을 것이다.
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이 연
1996~1999 서울대학교 자연과학부 학사 1999~2001 서울대학교 화학부 석사 2001~2005 서울대학교 화학부 박사 2005~2009 University of Tokyo 의과대학
박사후연구원⋅연구조교수 2009~현재 서울대학교 화학부 조교수⋅
부교수
