명경재 기초과학연구원(IBS) 유전체 항상성 연구단장이 10일 서울역에서 열린 ‘한국과학기자협회-IBS 2026년 제2회 과학미디어아카데미’에서 발표하고 있다. 문혜원 기자 moony@donga.com암세포에만 존재하는 돌연변이를 유전자가위로 찾아내 선택적으로 공격하는 항암 기술이 개발됐다. 정상세포까지 공격해 부작용을 일으키거나 암 종에 따라 효과가 달라지는 기존 항암치료의 한계를 뛰어넘는 기술이다. 이론적으로 모든 암을 표적으로 삼아 암세포만 정밀하게 제거하는 새로운 치료 전략이다.
명경재 기초과학연구원(IBS) 유전체 항상성 연구단장은 10일 서울역에서 열린 ‘한국과학기자협회-IBS 2026년 제2회 과학미디어아카데미’에서 암세포 고유의 돌연변이를 표적으로 하는 유전자가위 기반 항암 기술 ’신델라(CINDELA)’의 연구현황을 소개했다.
명 단장은 신델라를 기존 항암치료의 한계를 보완하는 ‘4세대 항암제’로 제시했다. 기존 세포독성 항암제와 방사선 치료는 정상세포까지 손상시킬 수 있다. 표적치료제는 암종이나 환자별 특정 단백질에 따라 적용이 제한된다. 면역항암제 역시 모든 암에 효과를 보이는 것은 아니다.
신델라는 암세포에 공통적으로 존재하는 돌연변이 자체를 표적으로 삼아 암종에 관계없이 적용 가능성을 넓히는 것이 목표다.
암은 정상세포의 디옥시리보핵산(DNA)에 돌연변이가 축적되면서 발생한다. 정상세포에는 없는 수천~수만개의 돌연변이가 암세포 DNA에 존재한다. 연구팀은 이 중 DNA 일부가 새로 삽입되거나 사라진 삽입·결실 돌연변이에 주목했다.
신델라는 암세포에만 존재하는 삽입·결실 돌연변이의 염기서열을 유전자가위 '크리스퍼-캐스9'으로 찾아 DNA 이중나선을 끊는 기술이다. 크리스퍼-캐스9은 표적으로 하는 특정 염기서열을 인식해 원하는 DNA의 염기를 잘라낼 수 있다.
표적 돌연변이가 있는 암세포에서는 여러 곳의 DNA 이중나선이 동시에 절단되면서 세포 사멸이 유도된다. 정상세포에는 표적 돌연변이 서열 자체가 없어 유전자가위가 작동하지 않는다.
기존 항암제나 방사선치료처럼 DNA 손상으로 암세포를 죽인다는 원리는 동일하지만 정상세포까지 함께 손상시킬 위험이 없다는 게 장점이다.
연구팀은 대장암·유방암·혈액암 등 현재까지 10종 이상의 암에서 신델라가 암세포를 사멸시키는 효과를 확인했다. 대장암 세포를 이식한 생쥐 실험에서는 치료제를 종양에 직접 주사하자 종양 성장이 억제됐다. 관련 연구결과는 2022년 국제학술지 '미국국립과학원회보(PNAS)'와 지난해 '캔서 리서치'에 발표됐다.
명 단장은 “치료제 제작에도 오랜 시간이 걸리지 않는다”고 강조했다. 정상 혈액과 종양 조직 채취 후 각각의 유전체를 분석해 암세포에만 존재하는 돌연변이를 찾고 해당 돌연변이를 겨냥하는 유전자가위를 설계·제작한다. 완성된 치료제는 정맥주사로 투여한다.
명 단장은 “신종코로나바이러스감염증(코로나19) 팬데믹을 거치며 백신을 개발한 경험으로 제작 과정이 빨라졌다”며 “염기서열 분석에 1주일, 제작도 1주일 정도면 가능하다”고 말했다.
현재 방식은 환자마다 표적 돌연변이가 달라 개인별로 치료제를 새로 만들어야 한다. 연구팀은 여러 암종에서 공통으로 나타나는 돌연변이를 찾아 하나의 신델라 치료제를 여러 환자에게 적용할 수 있도록 기술을 범용화하는 연구를 진행 중이다.
명 단장 연구팀은 암세포가 사용하는 DNA 손상 복구 체계를 무력화하는 또 다른 항암 전략도 연구하고 있다.
대표적인 연구 대상은 유방암과 난소암 등에 사용되는 'PARP 억제제'의 내성 문제다. PARP 억제제는 DNA 복구 경로 일부를 차단해 암세포를 죽이지만 치료가 이어지면 암세포가 다른 DNA 복구 경로를 되살려 약물 저항성이 생기기도 한다.
연구팀은 미국 국립보건원(NIH)이 보유한 약 30만종의 화합물을 분석해 DNA 복제 손상 대응을 방해하는 물질 'UNI418'을 발굴했다. UNI418은 DNA 이중나선 절단을 복구하는 '상동재조합' 기능을 떨어뜨리는 것으로 나타났다.
PARP 억제제에 내성을 갖게 된 난소암과 췌장암 세포에 UNI418을 투여하자 다시 PARP 억제제에 반응했다. 동물모델에서도 두 물질을 함께 사용했을 때 항암 효과가 확인됐다. 연구결과는 올해 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 발표됐다.
명 단장은 “UNI418은 항암제 개발뿐 아니라 바이러스의 세포 침입 과정을 억제하는 등 다양한 효과가 확인됐다"며 "여러 분야 연구에 활용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
명 단장은 신델라의 실제 치료제 개발 가능성도 높게 평가했다. 그는 “스타트업이 처음부터 시도한다면 10년가량 걸릴 수 있지만 이미 관련 기술과 자본을 갖춘 기업이라면 3년 내에도 개발할 수 있을 것으로 기대한다”고 덧붙였다.