바이오인

'건강한 혈관생성 단백질’ 세계 최초개발

한국과학기술원(KAIST) 고규영 교수와 조정현 박사연구팀은 과학 기술부바이오챌린저사업에 참여하여 건강한 혈관생성 및 혈관내피 세포 손상보호 치료단백질 COMP-Ang1 (콤프안지원)을 개발하는데 성공하였다. 이에 따라 심장병과 뇌졸중 치료에 큰 도움을 줄 것으로 기대되며, 동 연구개발 결과는 세계적인 학술지인 미국 국립학술원 학회지(Proceedings National Academy Sciences)에 이례적으로 두 편으로 나누어져 4월호에 게재된다.

□ 과학기술부의 전임상 실험을 주제로 하는 바이오챌린저 사업 중 ‘안지오 포이에틴 (Angiopoietin-1) 치료용 단백질의 개발과 적용’의 연구사업의 연구 책임자인 고규영(高圭永?47세) 한국과학기술원 의과 학센터 및 생명과학과 교수와 조정현 박사는 세계최초로 COMP-Ang1이라는 건강한 혈관을 생성하는 단백질 개발에 성공함으로서 장차 심근허혈증 심근경색 및 뇌졸중 환자의 치료에 큰 도움을 줄 수 있게 되 었다.

□ COMP-Ang1의 개발

ㅇ 세계적으로 우수한 연구팀들은 안지오포이에틴을 치료단백질로 개발하는 노력을 지속해 왔으나, 구조상의 문제때문에 용해도가 낮고 부착력이 높아 불안정한 활성도의 안지오포이에틴만을 개발하였다. 그러나 고규영 교수·조정현 박사팀은 창의적인 아이디어로 이러한 문제를 일으키는 안지오포이에틴의 큰  크기의 분자부분을 작으면서도 안정된 분자구조를 가진 'COMP'로 대치하여 용해도가 높고 활성도가  큰 'COMP-Ang1'을 개발하는데 성공하였다(그림 1 참조).


□ COMP-Ang1의 건강한 혈관생성

ㅇ 현재 심장허혈증, 심근경색, 뇌졸중 등의 허혈성 심장과 뇌 질환을 치료하기 위하여 'VEGF'라는 혈관생성물질을 사용하는데 이와 같은 방법은 병적인 혈관을 생성하기 때문에 부종·염증·암 진행의 부작용을 일으키는 문제점이 있었다. 그러나 본 연구팀이 개발한 COMP-Ang1은 부작용이 없는 건강한 혈관생성을 일으킨다 (그림 2 참조). 따라서 혈관이 막혀 산소와 영양분의 공급이 차단되어 생기는 허혈성 심장 및 뇌질환 환자에게 COMP-Ang1을 투여함으로서 건강한 혈관을 생성하게 하여 근본적인 치료에 도움을 줄 것으로 기대되고 있다.


□ COMP-Ang1의 혈관내피세포 및 골수줄기세포 보호작용

ㅇ 약 50%의 암환자는 방사선치료를 받고 있으며 방사선치료의 주요 부작용은 설사와 빈혈이었다. 그러나 본 연구팀은 생쥐에게 방사선 조사 전후에 개발한 COMP-Ang1을 생쥐에게 투여한 결과 장융모의 혈관 내피세포 및 골수 줄기세포의 손상이 현저하게 감소됨을 관찰할 수 있었다 (그림 3 참조).

□ 금번 연구개발성과는 앞으로 전임상과 임상실험을 통하여 COMP-Ang1의 안정성을 확립하고 효용성을 극대화하여 심장허혈증·심근경색·뇌졸중 환자의 치료에 사용할 예정이다. 또한 장차 암환자에게 방사선치료의 부작용을 최소화하기 위하여 COMP-Ang1의 투여적용을 동물실험을 통하여 계속 연구개발해 나갈 예정이다.

□ 한편, 연구개발 결과는 그 우수성과 중요성이 인정되어 세계적 학술지인 미국 “국립학술원학회지 (Proceedings National Acedemy Sciences, IF : 10.7)에 이례적으로 두편의 연속논문으로 나누어 4월호에 게재될 예정이다. 또한 이에 관련된 특허는 미국과 PCT에 이미 출원되어 공개된 상태로 심사중에 있다.

<그림 1>

안지오포이에틴의 앞부분 254개 아미노산은 다중체를 이루는 데 중요하지만 용해성과 활성도 불안정의 주요원인이 됨. 이 부분을 분자클로닝 방법을 이용하여 용해성이 높고 안정된 구조의 45개 아미노산의 COMP로 대치하였음.

전자현미경 사진분석에 의하면 안지오포이에틴은 다중체를 이루며 복잡한 구조를 이루고 있지만 COMP-Ang1은 정확히 4～5중체를 이루며 간단한 구조를 가짐.

<그림 2>

생쥐의 각막에서 혈관신생 실험결과. 완충액과 안지오포이에틴 투여군에서는 혈관신생이 잘 안됨. VEGF 투여군에서는 혈관신생이 잘 되지만 형광혈관누출검사 분석결과 혈액누출이 심하고 염증이 있음.

COMP-Ang1 투여군은 혈액누출이 없고 염증도 없는 건강한 혈관신생이 이루어짐. 생쥐 다리에서도 이러한 현상이 재현됨.

<그림 3>

정상 생쥐에 방사선(15 Gy-그레이)을 조사하면 장융모의 내피세포가 고사 현상을(밤색) 일으키며 죽어감. COMP-Ang1을 투여하면 이 고사현상을 현저히 감소시킴.