미국 과학자들이 클릭 화학(click chemistry)을 이용해, 종양에 선택적으로 항암제를 표적화 할 수 있는 새로운 저분자 전략 (small-molecule strategy)을 개발했다. 관련 연구는 Nature Chemical Biology에 게제되었다 (Nat. Chem. Biol. 2017, DOI: 10.1038/nchembio.2297).

지금까지 개발된 많은 항암제들은 종양 뿐 아니라 건강한 세포 조직도 공격해서 이로 인한 부작용이 심했다. 따라서 과학자들은 선택적으로 암 세포만을 표적으로 하는 항암제를 개발을 목표로 노력해 왔었다.

이런 노력의 일환으로 개발되었던 방법이 항체-약물 접합체(conjugation)이다. 항체는 항원을 인식한다. 예를 들어 항체-약물 접합체는 선택적으로 유방암 세포에 있는 항원인HER2에 결합하고, 이를 통해 암 세포를 죽게 한다. 하지만 질병마다 특이성을 가진 항원은 항상 존재하지 않는다. 또한 항체-약물 접합체는 비싸고, 정맥 투여를 해야 한다는 문제점이 있다.

미국 일리노이스 대학(University of Illinois, Urbana-Champaign, UIUC)의 Jianjun Cheng 박사팀과 수차우 대학 (Soochow University)의 Lichen Yin 박사팀과 장춘 응용 화학 연구소의 Xuesi Chen 박사팀은 공동으로 ATTACK(고정 클리화학을 통한 활성화 조직 표적화)라는 전략을 개발해 항암제의 종양 조직에 대한 선택성을 높이고자 했다. 연구팀은 쥐를 대상으로 실험을 수행했고, 항체-약물 접합체 보다 ATTACK을 이용한 전략이 우월한지를 조사하고자 했다.

ATTACK 공정은 두 단계로 이루어진다. 첫번째 단계는 종양이 있는 쥐에게 아지드(azide) 작용기를 운반하는 에테르-보호 당을 제공한다. 세포는 탈보호를 할 수 있고, 당을 대사시키며, 세포 막에 있는 글리코단백질(glycoprotein)에 당이 달라 붙는다. 암 세포는 빠르게 증식되고, 어떤 효소를 과발현하는데, 이 중 두 개의 효소는 아지도(azide) 당의 탈보호를 촉매한다. 이를 통해 아지드 작용기가 정상 세포보다 암 세포에 잘 결합하게 된다.

두 번째 단계는, 쥐에게 DBCO(dibenzocyclooctyne)이 접합된 항암제를 투여하는 것이다. DBCO의 알킨기는 아지드와 선택적인 클릭 화학 반응을 일으키기 때문에, 접합된 약물이 선택적으로 아지드로 장식된 암 세포에 모이게 되는 것이다.

쥐의 경우, ATTACK은 치료되지 않은 종양과 비교할 때, 치료된 종양에 대해 50%의 약물 타깃팅 선택성을 향상시켰다고 연구팀은 주장했다. 그리고 DBCO-독소루비신 복합체는 대장암과 두 종류의 유방암 치료에서 독소루비신을 단독으로 이용한 치료한 쥐보다 훨씬 효과적이었으며, 독성은 훨씬 적은 것으로 조사되었다.

ATTACK은 항체-약물 접합체보다 잠재적인 이점이 있다. 치료하려는 암 세포 표면에 항원이 있어야 할 이유가 없다는 것이다. 왜냐하면 자체적으로 타깃을 만들어서 결합을 하기 기 때문이다. 또한 ATTACK의 저분자 약제는 구경 투여가 가능하며 저렴한 가격으로 제작할 수 있다는 장점이 있다.