"적군 앞에서만 잠금 해제"…클릭 한번에 암세포만 공격

체내에서 암세포만 정밀하게 추적하고 표적 치료까지 동시에 수행하는 '클릭 화학' 기반 테라노스틱스 기술이 정밀 종양학의 새로운 대안으로 부상하고 있다.

중국과학원 산하 국립나노과학기술센터(NCNST)와 하얼빈의과대학 부속 암병원 공동 연구팀은 20일(현지시간) 국제학술지 '캔서 바이올로지 앤 메디딘(Cancer Biology & Medicine)'에 게재한 리뷰 논문을 통해 이같이 밝혔다고 중국과학원이 전했다.

기존 항암화학요법은 표적성이 낮아 심각한 전신 독성과 약물 내성을 유발하는 한계가 있었다. 진단 기술 역시 침습적인 경우가 많고 치료 반응을 실시간으로 관찰하기 어려웠다.

연구팀은 특정 분자끼리만 빠르고 효율적으로 결합하는 '클릭 화학' 반응을 활용해 이러한 문제를 해결할 수 있다고 설명했다. 이를 통해 체내에서 안전하게 작동하는 종양 영상화 및 치료 통합 플랫폼 구축이 가능하다는 것이다.

논문은 구리 촉매를 사용하는 '구리 촉매 아자이드-알카인 고리화 부가반응(CuAAC)'과 구리를 사용하지 않는 '변형 촉진 아자이드-알카인 고리화 부가반응(SPAAC)', '역전자요구 다일즈-알더 반응(IEDDA)' 등 다섯 가지 주요 클릭 반응을 분석했다.

특히 구리 독성 문제로 체내 직접 사용이 제한됐던 기존 방식과 달리, 구리가 없는 SPAAC와 IEDDA 반응은 생체 내 응용에 적합하다. 그중 IEDDA는 반응 속도가 매우 빠르고 생체 적합성이 뛰어나 '사전표적화' 영상에 이상적인 것으로 평가됐다.

사전표적화는 항체를 먼저 종양에 축적시킨 뒤, 빠르게 반응하는 영상 프로브를 주입해 '클릭' 결합시켜 영상 대비를 극적으로 향상시키는 2단계 전략이다.

또한 클릭 화학으로 구축된 '단백질 분해 표적 키메라(PROTAC)'는 질병 유발 단백질을 95% 이상 효율로 분해하는 성과를 보였다. 이는 기존 단백질 분해제의 한계를 최소화하며 장기적인 효과를 나타냈다.

연구 저자들은 "클릭 화학은 기존 방법으로는 불가능했던 분자 수준의 정밀도를 제공한다"며 "종양을 만날 때까지 침묵하다가 즉시 활성화되는 시스템을 설계할 수 있게 됐다. 이는 적 앞에서만 잠금 해제되는 무기와 같다"고 강조했다.

이 기술은 수술 중 실시간으로 종양 부위를 밝혀 외과의사가 암 조직을 정확하게 제거하도록 돕는 수술 가이드에 활용될 수 있다. 나아가 감염병 진단 및 재생 조직 공학 등 다양한 분야로 확장될 수 있어 정밀의료의 새 지평을 열 것으로 기대된다.