다형성아교모세포종(Glioblastoma multiforme, GBM)은 사람에게 영향을 미치는 가장 일반적이고 공격적인 뇌암(brain tumor) 중 하나이다. 지금까지는 치료 방법이 거의 없다. 또한 전체적으로 환자의 예후도 별로 좋지 않았다. 하지만 노스웨스턴(Northwestern) 의과대학 연구자들이 이 형태의 뇌암으로 고통을 받고 있는 환자의 상황을 극적으로 바꿀 수 있는 새로운 치료 방법을 찾아냈다고 보고했다. 이번 연구는 “miR-182 integrates apoptosis, growth, and differentiation programs in glioblastoma”라는 제목으로 유전자와 발달(Genes & Development)지에 게재되었다.

지금까지 GBM을 치료하는 방법은 방사선과 화학 요법을 이용하는 것이다. 이를 통해 암 세포를 분할하는 DNA에 손상을 가해서, 암 세포가 더 이상 증식을 못하도록 막는 방식이다. 이번 연구는 마이크로 RNA(mRNA) 분자를 타깃 유전자에 운반하는 방식을 제안하고 있다. 타깃 유전자는 단백질을 과발현하게 만들고 종양의 진행에서 중요한 역할을 한다고 여겨지고 있다.

이번 연구를 주도한 Alexander Stegh 박사는 “GMB 종양 억제제로 miR-182를 찾아냈으며, 이 분자가 암 발생을 촉진하는 여러 가지 종양 유전자(oncogenes)의 발현을 줄일 수 있음을 확인했다”고 말했다. Stegh 박사팀은 구면 핵산(SNAs, spherical nucleic acids)이라고 불리는 나노구조체를 개발했으며, 이 나노구조체는 miR-182 분자를 종양 세포에 전달하기 위한 뇌혈관 장벽(BBB)을 통과할 수 있도록 디자인되어 있다. miR-182가 세포 안으로 접근한 후에는 종양 개발에 관여하는 여러 가지 종양 유전자를 하향 조절할 수 있음이 확인되었다.

연구진은 “이번에 개발된 치료 방법은 보다 구체적이고 또한 보다 개인 맞춤 치료 방법이다. SNAs는 매우 유망한 플랫폼으로 개별 환자에서 암 진행을 추진하거나 기여하는 특별한 유전자의 기능을 억제시킬 수 있다”고 말했다. Stegh 박사팀은 방대한 지놈 자료를 살펴본 후에, GBM 환자 중에 miR-182가 높은 수준인 경우 생존율이 늘어난다는 것을 발견했다. 실험실 조건에서 연구진은 miR-182가 Bcl2L12 유전자를 억제한다는 것을 발견했다. Bcl2L12 유전자는 화학 치료와 방사선 치료 요법을 사용하는 동안에 암 세포의 세포 사멸을 방지하는 역할을 한다. 또한 miR-182는 GBM에서 종양 유전자의 역할을 하는 c-Met와 HIF2A의 기능도 차단할 수 있었다고 연구팀은 보고했다.

마이크로 RNA 분자를 이용해 적절한 세포를 타깃으로 하는 것이 중요하기 때문에, 운반체로 SNA를 개발한 것은 miR-182가 항암 효과를 보인 것만큼 중요하다. SNA에서는 뇌혈관 장벽을 통과할 수 있도록 나노입자를 중심으로 다중의 DNA와 RNA 줄기가 촘촘하게 배열되어 있다.

Stegh 박사는 “SNAs를 사용해서 miR-182를 위한 새로운 전달 방법을 디자인했다. 적은 금 나노입자는 miR-182 서열로 접합되어 있다. 운반체는 뇌혈관/혈액 종양 장벽을 통과해서 뇌에서 종양이 있는 자리에 축적되고, 그곳에서 miR-182는 세포의 성장과 분화를 조절하는 종양 유전자를 타깃으로 하고, 결과적으로 종양을 작게 만들고, 쥐 모델에서는 생명을 연장시키는 역할을 했다”고 말했다.

연구진은 GBM으로 환자들의 위한 이번에 개발한 방법을 최적화하고, miR-182와 SNA의 효율과 안정성을 확인하기 위한 추가 연구를 진행할 예정이다.

Stegh 박사는 “이번에 개발된 유전자 침묵(gene silencing) 방법은 뇌 암을 치료하는 강력한 방법으로 이전에는 증명되지 못했던 것”이라고 강조한다. “잠재적으로 SNAs를 기반으로 한 마이크로 RNA는 다른 암에서도 유전자 침묵을 위해 사용될 수 있다”고 결론 내렸다.