2024.   12.   10.

고려대, 세계 최초 생직교 화학 반응을 활용한 암세포 표적 광촉매 ‘PC-Tz’ 개발 

□ 고려대학교 (총장 김동원) 화학과 김종승 교수와 성균관대 이진용 교수, 중국 선전대 밍 러(Mingle Li) 교수 공동 연구팀이 세계 최초로 생직교 화학 반응으로 광촉매 활성화를 시도했다. 또한 이를 바탕으로 암세포를 선택적으로 표적할 수 있는 광촉매 ‘PC-Tz’를 개발했다. 

□ 이번 연구 성과는 미국 화학회에서 발행하는 저명한 학술지 ‘Journal of the American Chemical Society’ (Impact factor: 14.4) 11월 30일 온라인 게재됐다.

* 논문명: Bioorthogonal Activation of Deep Red Photoredox Catalysis Inducing Pyroptosis

* DOI: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.4c13131

□ 광역학치료(Photodynamic Therapy, PDT)는 광감각제와 빛, 산소를 활용해 활성산소종(ROS)을 생성, 종양을 선택적으로 파괴하는 비침습적 암 치료법으로 주목받아 왔다. 그러나 종양 내부와 주변 조직의 저산소증으로 활성산소종 생성이 제한되면서, 치료 효율이 낮아지고 암의 완전 제거와 재발 방지에 큰 어려움이 있었다. 그리고 기존 광감각제는 피부광과민증과 같은 부작용으로 인해 환자가 빛 노출을 철저히 관리해야 하는 불편함을 동반했다.

□ 연구진은 산소 의존성을 배제하고 암세포에서만 선택적으로 활성화되는 새로운 광촉매 ‘PC-Tz’를 개발했다. 이 광촉매는 암세포의 에너지 대사 핵심 요소인 NADH를 NAD⁺로 산화시켜, 산소 부족 환경에서도 암세포의 에너지 생성을 효과적으로 억제한다. 

□ PC-Tz는 미토콘드리아에서 생직교 화학반응을 통해 선택적으로 활성화되며, 피부 투과성이 우수하고 부작용이 적은 근적외선 영역의 빛을 흡수하여 광촉매 반응을 유도할 수 있다. 이처럼 생직교 화학 반응을 활용해 광촉매를 활성화하는 시도는 세계 최초로 이루어진 것이며 빛을 활용한 암 치료의 새로운 가능성을 제시할 것으로 기대를 모으고 있다.

□ PC-Tz는 암세포 사멸 기전 중 하나로 알려진 파이롭토시스(pyroptosis) 경로를 활성화하여 암세포의 사멸을 유도했으며, caspase-3와gasdermin E(GSDME)의 경로 활성화를 확인했다. 이 메커니즘은 저산소 환경의 종양 세포 내 ATP를 효과적으로 감소시키며 다세포 스페로이드(MCS)의 성장을 현저히 억제하여 우수한 항암 효과를 입증했다.

□ 신규 광촉매를 개발한 김종승 교수는 “이번 연구를 통해 개발된 산소 비의존적 광촉매는 암세포의 에너지 대사 억제함으로써 획기적인 암 치료 가능성을 제시한 사례이며, 빛을 이용한 암 치료 기술에 중요한 진전을 이룰 것”이라고 말했다. 

□ 이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 리더연구자지원사업의 지원을 받아 이루어졌다. 

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