커피로 암세포 공격 멈춘다…AI가 만든 '안전 스위치'

커피의 주성분인 카페인을 이용해 CAR-T와 같은 세포 치료제의 작동을 껐다 켤 수 있는 '안전 스위치' 기술이 개발됐다.

9일(현지시간) 미국 텍사스 A&M 헬스 연구팀은 인공지능(AI)으로 설계한 분자 스위치 'CODS'를 개발했다고 밝혔다. 해당 연구 결과는 국제 학술지 '미국 화학회지(Journal of the American Chemical Society)'에 게재됐다.

CODS(caffeine-operated dissociation system)는 카페인을 이용해 세포 내 조작된 단백질들을 신속하게 분리하고, 필요에 따라 세포 반응을 유도하는 시스템이다. 기존 기술이 카페인으로 단백질을 결합시키는 '가속기' 역할을 했다면, CODS는 반대로 단백질을 분리시키는 '브레이크' 역할을 한다.

연구팀은 AI 기반 단백질 설계를 통해 카페인 반응성 단백질 모듈을 인식하는 작은 합성 결합체를 만들었다. 이 결합체는 카페인이 없을 때는 시스템을 단단히 붙잡고 있다가, 카페인이 투입되면 분리되어 시스템을 멈추게 하는 '분자 걸쇠'처럼 작동한다.

연구팀은 이 기술을 CAR-T 세포 치료에 적용하는 데 성공했다. CAR-T 치료는 강력한 항암 효과를 보이지만, 과도한 면역반응으로 심각한 부작용을 일으킬 수 있다. 연구팀은 CODS를 이용해 카페인이 없을 때는 CAR-T가 활성화되고, 카페인을 투여하면 비활성화되는 '안전 OFF 스위치'를 구현했다.

실험실 테스트에서 카페인은 CAR-T 세포의 활성화를 크게 감소시켰다. 이는 치료 세포를 영구적으로 파괴하지 않고도 일시적으로 활동을 줄여 부작용을 제어할 수 있는 가능성을 제시한다.

또한 연구팀은 CODS를 이용해 유전자 회로의 활성을 끄거나, 프로그램된 세포 사멸(파이롭토시스)을 유도하는 데도 성공했다. 이는 향후 염증 연구나 필요 없어진 치료 세포를 제거하는 데 활용될 수 있다.

연구를 이끈 유빈 저우 교수는 "커피가 약을 대체하는 것은 아니지만, 카페인은 더 안전하고 반응성이 뛰어난 치료법을 상상하게 해준다"며 "강력한 치료법에는 강력한 제어가 필요하다. AI로 설계된 단백질을 통해 조작된 세포와 소통하는 새로운 언어를 만들고 있다"고 강조했다.