"부작용·내성 극복" KAIST, '칸디다증' 차세대 치료제 개발

칸디다(Candida)균에 선택적으로 작용해 치료 효능을 높이고, 부작용은 낮추는 차세대 치료제가 국내에서 개발됐다.

칸디다증은 곰팡이균(진균)의 일종인 칸디다가 혈액을 통해 전신으로 퍼져 장기 손상과 패혈증을 유발하는 감염 질환이다. 최근에는 면역 저하 치료, 장기 이식, 의료기기 사용 등의 증가와 맞물려 칸디다증 발병도 늘어나는 추세다.

(왼쪽부터)KAIST 정주연 석박사통합과정, 정현정 교수, 양승주 석박사통합과정, 박아영 석박사통합과정 등 공동연구팀 구성원. KAIST 제공

KAIST는 생명과학과 정현정 교수 연구팀이 서울아산병원 정용필 교수팀과 협력해 칸디다 세포벽의 두 핵심 효소를 동시에 저해하는 '유전자 기반 나노 치료제(FTNx)'를 개발했다고 8일 밝혔다.

현재 사용 중인 칸디다의 항진균제는 표적 선택성이 낮아 인체 세포에도 영향을 미칠 수 있다. 이 때문에 내성을 가진 새로운 균이 출현해 치료 효과가 점차 떨어지는 양상을 보인다.

특히 면역력이 저하된 환자는 감염의 진행이 빠르고 예후도 좋지 않아 기존 치료제로 건강을 되찾는 데 한계를 보인다. 칸디다증을 치료하기 위한 새로운 접근법이 필요했던 이유다.

공동연구팀이 개발한 치료제는 전신 투여가 가능하며, 유전자 억제 기술과 나노소재 기술을 융합해 기존 화합물 기반의 약물이 갖는 구조적 한계를 효과적으로 극복했다. 또 칸디다균에만 선택적으로 작용해 치료 효능을 높이는 데 성공했다.

치료제 개발에 앞서 연구팀은 칸디다라는 곰팡이의 세포벽을 만드는 데 중요한 β-1, 3-글루칸 합성효소(FKS1)와 키틴 합성효소(CHS3)를 동시에 표적하는 짧은 DNA 조각(antisense oligonucleotide·ASO)을 탑재한 금 나노입자 기반의 복합체를 제작했다.

여기에 칸디다 세포벽의 특정 당지질 구조(당과 지방이 결합한 구조)와 결합하는 표면 코팅 기술을 적용해 표적 유도장치를 장착함으로써 인체 세포에는 전혀 전달되지 않고, 칸디다에만 선택적으로 작용하는 정밀 타겟팅 효과를 구현했다.

이 복합체는 칸디다 세포 안으로 진입한 후 FKS1 및 CHS3의 유전자가 만들어내는 mRNA를 잘라내 번역을 억제, 세포벽 성분인 β?1, 3?글루칸과 키틴의 합성을 동시에 차단한다. 이는 칸디다 세포벽이 구조적 안정성을 유지하지 못하고 붕괴돼 세균의 생존과 증식을 억제하는 효과를 낸다.

병원성 칸디다균을 표적하는 유전자 치료제 FTNx의 작동 원리 및 치료 적용 결과를 나타낸 개념도. KAIST 제공

공동연구팀은 실험용 쥐를 이용한 전신 칸디다증 모델 실험으로 치료 효과를 검증, 치료군에서 칸디다의 장기 내 균 수 감소와 면역 반응 정상화 그리고 생존율의 유의미한 증가를 관찰했다.

정현정 교수는 "공동연구팀은 이번 연구를 통해 기존 치료제의 인체 독성과 약제 내성 확산 문제를 극복하는 방법을 제시하는 동시에 유전자 치료의 전신 감염 적용 가능성을 확인했다"며 "향후 임상 적용을 위한 투여 방식 최적화와 독성 검증 연구를 지속해 진행할 계획"이라고 말했다.

한편 보건복지부 및 한국연구재단의 지원을 받아 진행된 이번 연구는 KAIST 생명과학과 정주연 학생과 서울아산병원 홍윤경 박사가 제1 저자로 참여해 수행했다. 연구 논문은 지난 1일 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 게재됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr