암과의 싸움에서 새로운 슈퍼 무기

암은 우리 모두에게 영향을 미칩니다. 특히 반복적으로 나타나는 것들은 침습성이 높고 약물에 내성이 강한 것들입니다. 심지어 우리가 최고의 약을 그들에게 던질 때도 말이죠. 분자 수준의 공학은 가장 공격적인 형태의 암과 싸우는 흥미로운 새로운 방법을 제공할 수 있습니다.

암은 매우 영리한 질병입니다. 암에는 몇 가지 형태가 있습니다. 다행히도, 우리는 이미 알려져 있고 확립된 약물과 수술로 비교적 잘 대처하는 방법을 배웠습니다. 하지만 이러한 접근법에 반응하지 않는 암도 있습니다. 그리고 종양은 약을 맹렬히 복용한 후에도 생존하거나 회복됩니다.

우리는 이러한 매우 공격적인 형태의 암을 만화책에 나오는 슈퍼빌런의 일종이라고 생각할 수 있습니다. 그들은 영리하고 적응력이 뛰어나며 생존에 매우 능숙합니다. 그리고 요즘의 대부분의 슈퍼빌런들처럼, 그들의 슈퍼파워는 유전자 돌연변이에서 나옵니다. 이 종양 세포 안에서 변형된 유전자들은 새롭고 상상할 수 없는 생존 방식을 가능하게 하고 암호화할 수 있습니다. 심지어 우리의 최고의 화학 요법을 통해서도 암세포가 살 수 있게 해줍니다.

하나의 예는 약물이 세포에 접근할 때에도 세포가 약물을 밖으로 밀어낼 수 있게 하는 속임수입니다. 상상해보세요. 세포가 약을 효과적으로 뱉어냅니다. 이것은 슈퍼악인 암의 가방에 있는 많은 유전적 속임수의 한 예입니다. 모두 돌연변이 유전자 때문입니다.

그래서 우리는 놀라운 초능력을 가진 슈퍼빌레인을 가지고 있습니다. 그리고 우리는 새롭고 강력한 공격 방식이 필요합니다. 사실, 우리는 유전자를 끌 수 있습니다. 핵심은 siRNA라고 알려진 분자들입니다. siRNA는 세포를 특정 유전자를 차단하도록 유도하는 유전자 코드의 짧은 시퀀스입니다. 각각의 siRNA 분자는 세포 내부의 특정 유전자를 차단할 수 있습니다. 발견 이후로, 과학자들은 우리가 어떻게 이러한 유전자 차단제를 의학에 적용할 수 있는지에 대해 매우 흥분해왔습니다.

하지만, 문제가 있습니다. siRNA는 세포 안에서 잘 작동합니다. 하지만 만약 그것이 우리의 혈류나 조직에 있는 효소에 노출된다면, 그것은 몇 초 안에 분해됩니다. 그것은 암세포 안의 최종 목표물로 가는 길에 신체를 통과하는 여정을 통해 포장되어 보호되어야 합니다.

그래서, 우리의 전략은 이렇습니다. 먼저, 우리는 암세포에 유전자 차단제인 siRNA를 투여하고, 생존 유전자들을 침묵시킬 것입니다. 그리고 우리는 그것을 화학 약품으로 처리할 것입니다. 그러나 우리는 그것을 어떻게 수행할 것인가요? 분자 공학을 이용해서, 우리는 실제로 혈류를 통해 이동할 수 있는 슈퍼 무기를 설계할 수 있습니다. 그것은 종양 조직을 관통할 수 있을 만큼 충분히 작아야 하고, 세포 안에 약 100개의 작은 크기가 있어야 합니다.

 

우리가 어떻게 나노입자를 만들 수 있는지 자세히 살펴봅시다. 먼저 나노입자 코어부터 시작해보죠. 화학요법 약물이 들어있는 작은 캡슐입니다. 이것은 종양 세포의 생명을 끝낼 수 있는 독입니다. 이 코어 주위에, 우리는 매우 얇고 나노미터 두께의 SiRNA 담요를 감쌀 것입니다. SiRNA는 강력하게 전하를 띠며, 두 개의 반대로 전하를 띠는, 우리를 가진, 우리는 우리를 보호하는 고분자의 멋진 보호막으로 보호할 수 있습니다.


하지만 우리가 생각해야 할 큰 장애물이 하나 더 있습니다. 사실, 그것이 가장 큰 장애물일 수도 있습니다. 우리가 어떻게 슈퍼 무기를 배치할 수 있을까요? 모든 좋은 무기는 표적이 되어야 합니다. 우리는 이 슈퍼 무기를 종양에 있는 슈퍼 악당 세포에 표적으로 삼아야 합니다.

하지만 우리의 몸은 자연적인 면역 방어 시스템을 가지고 있습니다. 혈류에 존재하지 않는 것들을 골라내서 그것들을 파괴하거나 제거할 수 있도록 말이죠. 우리의 나노 입자는 이물질로 간주됩니다. 우리는 우리의 나노 입자를 종양 방어 시스템을 통해 몰래 통과시켜야 합니다. 우리는 그것을 위장함으로써 이물질을 제거하는 이 메커니즘을 지나쳐야만 합니다.

그래서 우리는 이 나노입자 주위에 음전하를 띤 층을 하나 더 추가하는데, 이것은 두 가지 목적에 도움이 됩니다. 첫째, 이 외층은 우리 몸에 존재하는 자연적으로 하전되고, 수분을 많이 함유한 다당류 중 하나입니다. 나노입자 주위에 물 분자 구름을 형성하여 우리에게 투명성 클로킹 효과를 줍니다. 이 투명 망토는 나노입자가 신체에 의해 제거되지 않고 충분히 도달할 수 있도록 합니다.

두번째로, 이 층은 우리의 종양 세포에 특이적으로 결합하는 분자들을 포함하고 있습니다. 일단 결합되면, 암세포는 나노입자를 차지하고, 이제 우리는 암세포 안에 나노입자를 가지고 있고, 배치할 준비가 되어 있습니다.

 

좋아요! 저도 같은 생각이에요. 갑시다!

먼저 siRNA가 배치됩니다. siRNA는 몇 시간 동안 작용하여 생존 유전자를 침묵시키고 차단합니다. 우리는 이제 이러한 유전적 초능력을 무력화시켰습니다. 남은 것은 특별한 방어책이 없는 암세포입니다. 그리고 화학요법제가 중심부에서 나와 종양세포를 깨끗하고 효율적으로 파괴합니다. 충분한 유전자 차단제가 있다면, 우리는 나쁜 사람을 남기지 않고 종양을 제거할 수 있는 많은 종류의 돌연변이를 다룰 수 있습니다.

그래서, 우리의 전략은 어떻게 작동할까요? 우리는 매우 공격적인 형태의 삼중 음성 유방암을 사용하여 동물들의 이러한 나노구조 입자들을 실험했습니다. 이 삼중 음성 유방암은 암 약물이 전달되자마자 뱉어내는 유전자를 보여줍니다.

보통, 독소루비신은 유방암 치료의 첫 번째 단계인 암 치료제입니다. 그래서 우리는 먼저 독심술로 동물들을 치료했습니다. 종양은 성장 속도를 늦추었습니다. 하지만 그들은 여전히 빠르게 성장했습니다. 2주 동안 크기가 두 배로 증가했습니다.

그리고 나서, 우리는 우리의 결합 슈퍼 무기를 시도했습니다. 화학 펌프에 대항하는 siRNA를 가진 나노층 입자, 그리고 우리는 중심부에 독이 있다는 것을 발견했습니다. 그리고 보세요. 우리는 종양이 성장을 멈출 뿐만 아니라, 실제로 크기가 줄었고, 어떤 경우에는 제거되었습니다. 종양은 실제로 퇴보하고 있었습니다.


이 접근법의 훌륭한 점은 개인화할 수 있다는 것입니다. 우리는 다양한 돌연변이와 종양 방어 메커니즘을 다루기 위해 많은 다른 층의 siRNA를 추가할 수 있습니다. 그리고 우리는 나노입자 코어에 다른 약물을 넣을 수 있습니다. 의사들이 환자들을 테스트하는 방법을 배우고 특정 종양 유전자 유형을 이해함에 따라, 그들은 우리가 이 전략으로부터 어떤 환자들에게 혜택을 받을 수 있고 어떤 유전자 차단제를 사용할 수 있는지를 결정하는 데 도움을 줄 수 있습니다.


난소암은 저에게 특별한 심금을 울립니다. 그것은 매우 공격적인 암입니다. 부분적으로는 매우 늦은 단계에서 발견되기 때문입니다. 고도로 진행되고 많은 유전적 돌연변이가 있을 때 말이죠. 이 암은 1차 화학요법 후에 75%의 환자들에게 돌아옵니다. 그리고 보통은 약물에 내성이 있는 형태로 돌아옵니다. 높은 등급의 난소암은 그곳에서 가장 큰 슈퍼 병 중 하나입니다. 그리고 우리는 그것의 패배를 향해 우리의 무기를 향하고 있습니다.
아닙니다

 

연구원으로서, 저는 보통 환자들과 함께 일하지 않습니다. 하지만 최근에 저는 난소암을 이겨낸 어머니 미미와 그녀의 딸 페이지를 만났습니다. 저는 어머니와 딸이 보여준 낙관주의와 힘, 그리고 그들이 보여준 용기와 지지에 대한 이야기에 깊은 영감을 받았습니다. 이 행사에서, 우리는 암을 향한 다양한 기술에 대해 이야기 했습니다. 미미는 눈물을 흘리며 이러한 노력에 대해 알게 된 것이 자신의 딸을 포함한 미래의 세대에게 어떻게 희망을 주는지 설명했습니다. 이것은 저를 감동시켰습니다. 이것은 단지 우아한 과학을 만드는 것에 관한 것이 아닙니다. 이것은 사람들의 삶을 바꾸는 것에 관한 것입니다. 이것은 분자의 크기에 대한 공학의 힘을 이해하는 것에 관한 것입니다.


페이지와 같은 학생들이 직업을 발전시킴에 따라, 그들은 난소암, 신경 질환, 전염병과 같은 세계의 큰 건강 문제들을 해결할 수 있는 새로운 가능성을 열어줄 것이라는 것을 압니다. 마치 화학 공학이 저에게 문을 열어줄 수 있는 방법을 찾았고, 가장 작은 규모의 공학을 제공한 것처럼 말입니다. 분자의 공학도 인간의 규모로 치유할 수 있는 방법을 제공한 것처럼 말입니다.