송민호·김진국 교수팀, GFRAL 생성을 억제하는 ASO 치료제 개발… 국제학술지 ‘셀 리포트 메디신’ 게재
KAIST는 의과학대학원 송민호 교수와 김진국 교수 공동연구팀이 교원창업기업 (주)토르 테라퓨틱스와 공동연구를 통해 뇌에서 식욕과 에너지 소비를 조절하는 핵심 단백질인 GFRAL의 작동을 억제해 암 악액질(Cancer-associated cachexia)을 치료할 수 있는 새로운 원리를 규명했다고 2일 밝혔다.
암 악액질은 전체 암 환자의 50~80%에서 발생하는 대표적인 합병증이다. 암세포가 몸의 대사를 교란하면서 음식을 충분히 먹어도 체중과 근육이 계속 줄고 극심한 쇠약을 겪게 된다. 이 때문에 항암 치료 효과가 떨어지고 치료를 중단하는 경우가 많아 생존율을 낮추는 주요 원인으로 알려져 있다. 그러나 현재 치료제는 식욕을 일시적으로 높이는 수준에 머물러 근육 손실과 대사 이상을 근본적으로 막는 데 한계가 있었다.
연구팀은 암 악액질의 원인이 몸이 아닌 뇌에 있다는 점에 주목했다. 암세포가 분비하는 신호 단백질 GDF15(Growth Differentiation Factor 15)가 뇌간의 수용체 GFRAL과 결합하면 ‘먹지 말고 몸에 저장된 근육과 지방을 쓰라’는 신호가 전달돼 몸이 점점 쇠약해진다는 사실에 착안했다.
이를 막기 위해 연구팀은 안티센스 올리고뉴클레오타이드(ASO, 특정 유전자의 작동을 선택적으로 막는 RNA 기반 유전자 치료 기술)를 이용해 GFRAL이 만들어지지 않도록 하는 치료제를 개발했다. 이 치료제는 RNA 단계에서 GFRAL 생성을 막아 암 악액질을 일으키는 신호 자체를 차단하는 방식이다. 암세포가 보내는 ‘몸을 말라가게 하라’는 명령을 받는 스위치를 꺼버린 셈이다.
연구팀은 이미 암 악액질이 진행 중인 실험쥐에 이 치료제를 투여했다. 그 결과 근육과 지방 손실이 크게 줄고 무너졌던 대사 기능이 회복됐다. 특히 질환이 상당히 진행된 뒤 치료를 시작했음에도 연구 종료 시점인 약 50일 기준 생존율은 비투여군 20%, Gfral ASO 투여군 90%로 큰 차이를 보였다.
이번 연구는 식욕만 높이는 기존 치료와 달리 몸을 말라가게 만드는 신호 자체를 차단하면서 근육 손실과 대사 이상을 함께 개선했다는 점에서 의미가 있다. 연구팀은 앞으로 기존 항암 치료와 병행해 암 환자의 삶의 질은 물론 치료 효과와 생존율까지 높일 수 있는 차세대 항암 보조 치료 전략으로 이어질 것으로 기대하고 있다.
송민호 교수는 “기존 치료제가 식욕을 일시적으로 높이는 데 그쳤다면 이번 연구는 뇌간의 핵심 수용체를 RNA 수준에서 직접 표적해 암 악액질의 근본 원인을 억제했다는 점에서 의미가 크다”며 “후속 비임상 연구와 약물 생산·품질관리 체계를 차질 없이 진행해 2030년 암 환자를 대상으로 한 임상개발에 착수하고, 암 환자의 삶의 질과 생존율을 높일 수 있는 치료제로 개발하는 것이 목표”라고 말했다.
이번 연구에는 의과학대학원 홍현정 박사, (주)토르 테라퓨틱스 이민희 박사, 의과학대학원 박민성 박사가 공동 제1저자로 참여했으며, 송민호 교수와 김진국 교수가 공동 교신저자를 맡았다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘셀 리포트 메디신(Cell Reports Medicine)’에 7월 27일 게재됐다. 연구는 한국연구재단 기초연구사업, 이공분야 학술연구지원사업, 한국보건산업진흥원, 중소벤처기업부의 지원을 받아 수행됐다.
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