환경부 산하 국립낙동강생물자원관(관장 유호)은 민물해면과 공생하는 희귀 방선균에서 항암효과와 항염증 효과를 동시에 가지는 신규물질(compound P)을 발견하여 올해 11월 특허*를 출원하고 후속 연구를 진행하고 있다고 밝혔다.
* 특허번호: 10-2024-0172144, 민물해면 분리 마이크로모노스포라 속 MS-62 균주 유래 신규 화합물의 용도
국립낙동강생물자원관 연구진은 2019년부터 담수 환경에서 희귀 방선균과 이들이 생산하는 유용물질의 효과를 분석하는 연구를 수행해 왔다.
지난해에는 희귀 방선균에서 신규물질*을 발견하여 화학합성법을 확보하고 항암 및 항염증의 작용 기작에 대한 구체적인 연구를 수행했다.
* 기존 문헌, 데이터베이스(SciFinder 등) 및 특허에 등록된 물질과 구조적으로 동일하지 않은 새로운 화학구조를 가짐
연구 결과 해당 물질은 암 세포의 사멸에 관여하는 두 가지 단백질(MDM2, MDMX)을 억제했으며, 기존에 알려진 항암물질(뉴트린-3)에 비해 단백질 저해 효능이 최대 80배에 이르렀다.
연구진은 이번 신규물질이 항암 효과와 함께 항염증 효과까지 보유하고 있는 것도 확인했다. 이를 통해 항암 치료로 발생하는 염증 부작용을 줄일 수 있어 향후 암 치료제로 개발될 가능성이 높을 것으로 기대했다.
류시현 국립낙동강생물자원관 생물자원연구실장은 “이번 연구를 통해 희귀 방선균이 생산하는 신규물질이 기존 항암물질보다 암 세포 사멸 능력이 뛰어나고 항염 효과도 동시에 지니고 있는 것을 확인했다”라며, “앞으로도 희귀 방선균 유래의 유용물질을 지속적으로 발굴해 나갈 계획”이라고 밝혔다.
붙임 1. 주요 연구 결과.
2. 전문용어 설명. 끝.
담당 부서 | 국립낙동강생물자원관 | 책임자 | 부장 | 고재덕 | (054-530-0840) |
| 원핵생물연구부 | 담당자 | 전임연구원 | 조자영 | (054-530-0843) |
붙임 1 | | 주요 연구 결과 |
□ 민물해면
❍ 민물해면은 바다에 살던 해면류가 민물에 적응한 종으로, 주로 수심 2∼5m에 있는 나뭇가지·물풀·자갈 등 다양한 물체 위에 서식함. 약 150종이 극지를 제외한 전 세계에 분포하고 있음.
❍ 전북 무주에서 채취한 민물해면에서 공생 희귀방선균 Micromonospora sp. MS-62 균주를 분리하고 이 균주에서 신규물질 compound P를 획득함
그림 1. 민물해면(좌), 희귀방선균 Micromonospora sp. MS-62 균주(우)□ 희귀방선균 유래 신규 물질 compound P의 이중 표적 저해 결과
❍ 신규물질 Compound P는 MDM2와 MDMX의 종양억제 단백질 p53 결합자리(n-terminal)에 매우 강하게 결합하여, 이들이 p53과 결합하지 못하게 차단함
❍ MDM2, MDMX의 p53과 상호작용이 차단됨으로 인해, p53은 억제되지 않고 본연의 기능을 회복하게 되고, 결국 암세포의 사멸이 촉진됨.
❍ Compound P와 뉴트린-3(대조군)의 KD값 비교 결과, 선도물질 뉴트린-3보다 MDM2에는 4배, MDMX에는 80배 낮은 KD값을 보여, 대조군보다 더 강하고 안정하게 결합하여 p53-MDM2/MDMX 상호작용의 저해효과가 우수함
※KD: 평형해리상수, 물질(리간드)와 단백질(수용체) 분자간의 결합 세기를 나타내는 값이며, 값이 작을수록 결합친화도가 높아 리간드가 강하고 안정하게 결함함을 의미함
※뉴트린-3: 로슈가 2004년 개발한 MDM2 저해 선도 물질이며, 가장 많이 연구된 물질. 임상 1상까지 진행되었으며, 현재 많은 연구자 및 제약사들이 이 물질을 기초로 하여 저해제 개발 연구가 진행 중임.
표 1. Compound P와 뉴트린-3의 측정된 결합친화도 KD값(kinetic 분석 기반)
□ 희귀방선균 유래 신규 물질 compound P의 항염증 효능
❍ 신규물질 compound P는 염증매개물질 산화질소(NO), 인터루킨-6, MCP-1, 인터루킨-1알파를 모두 저해하여 항염증 효능을 보였음
-산화질소는 25.32%, 인터루킨-6는 71.34%, MCP-1는 65.75%, 인터루킨-1알파는 52.54% 저해함
그림 2. Compound P의 염증매개물질 저해 효과. 1; Raw 264.7 세포독성, 2; 산화질소 저해, 3; 인터루킨-6 저해, 4; MCP-1 저해, 5; 인터루킨-1알파 저해 6; TNF-알파 저해
붙임 2 | | 전문용어 설명 |
❍ 희귀방선균
- 방선균은 항생제와 같은 유용물질을 생산하는 것으로 잘 알려진 세균이다. 스트렙토마이세스(Streptomyces) 속(genus)을 제외하고 자연에서 발견이 어려운 방선균을 희귀방선균이라고 한다. 이 희귀방선균들은 독특한 새로운 구조의 유용물질들을 생산하는 것으로 알려져 신약 개발에 중요한 자원으로 간주 된다.
❍ 표적 저해제
- 표적 저해제는 특정 단백질이나 분자의 활성만을 선택적으로 저해하여 질환을 치료하는 약물이다.
❍ 선도 물질
- 약물 개발 과정에서 초기 단계에 확인된, 특정 생물학적 표적에 대해 유망한 활성 및 작용 기전을 가진 화합물
❍ p53과 MDM2, MDMX
- p53은 종양억제 단백질로 불리며, 암세포의 성장을 막는 중요한 역할을 수행한다.
- MDM2는 p53에 직접 결합해 p53을 분해를 유도하는 단백질이다.
- MDMX는 MDM2와 협력하여 p53을 비활성화 시키는 단백질이다.
- 많은 암에서 MDM2, MDMX에 의한 p53의 억제가 관찰됨에 따라, p53의 기능을 회복하기 위해 MDM2를 차단(저해)하는 물질 연구가 활발히 이루어져 왔다.
- 그러나 최근 임상연구 결과에 따르면 MDM2 단독 저해보다 MDM2와 MDMX를 동시에 저해해야 효과가 더 크다는 것이 확인되었으며, 현재 개발이 진행 중이나, 아직 상용화된 약물은 없다.
❍ 항염증 효능 및 염증매개물질
- 염증매개물질은 염증 반응을 유도하거나 조절하는 물질로, 정상적인 면역 반응에서 중요한 역할을 한다. 그러나 과도하게 생성되면 염증을 악화시킬 수 있다. 대표적인 염증매개물질은 산화질소, 인터루킨-6, 인터루킨-1알파, MCP-1 등이 있다.
- 염증매개물질의 과도한 생성을 억제하면 염증을 효과적으로 줄일 수 있으며, 만성 염증과 관련된 질환이나, 암과 관련된 염증 반응을 개선하는 데 도움이 된다.
