손상된 혈관을 정상으로 만드는 연구결과 내용 모식도.[IBS 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 혈관은 인체 건강에 핵심적 역할을 한다. 세포에 산소와 영양분을 공급하고, 노폐물을 배설기관으로 옮기며, 면역세포들의 이동을 돕기 때문이다. 혈관의 항상성은 Angiopoietin-TIE2 신호전달체계를 통해 조절된다. 하지만 암, 패혈증, 당뇨성 망막병증, 족부궤양 등의 질환에서는 혈관 내피세포와 주변 지지세포들이 파괴되면서 심각한 혈관 손상이 일어난다. 이에 국내외 제약사들이 앞다투어 손상된 혈관의 TIE2를 활성화시키는 치료제 개발에 뛰어들고 있다.

기초과학연구원(IBS) 바이오분자 및 세포구조 연구단 김호민 CI(Chief Investigator, KAIST 의과학대학원 부교수)와 혈관 연구단 고규영 단장(KAIST 의과학대학원 특훈교수)은 질병 상황에서 손상된 혈관을 정상화하는 항체를 새롭게 개발했다고 1일 밝혔다. 암, 패혈증 등 혈관 손상을 동반하는 다양한 질병의 치료제 개발에 기여할 것으로 기대된다.

Angiopoietin1 단백질은 혈관 내피세포의 TIE2 수용체에 결합해 세포표면 응집을 유도한다. 이 과정이 TIE2 활성화와 혈관 안정화 유도에 핵심적인 역할을 한다. 현재까지의 TIE2 활성화 유도 치료제는 대부분 단백질 엔지니어링을 통한 Angiopoietin 변이체 개발에 집중됐다. 그러나 이 전략은 낮은 생산성과 안정성, 생체 내 짧은 반감기 등의 문제가 있었다.

연구진은 기존 TIE2 활성화를 유도하는 치료제 개발과는 다른 전략을 채택했다. 그 결과 혈관 내피세포의 TIE2 수용체에 결합하여 성장과 안정화를 유도하는 TIE2 활성 항체(hTAAB) 개발에 성공했다. 또한 단백질 결정학과 바이오투과전자현미경 등을 활용, TIE2 활성 항체와 TIE2의 결합 분자구조와 항체에 의한 TIE2 수용체의 활성화 분자기전도 규명했다.

연구진은 TIE2 수용체/Angiopoietin의 결합 분자구조를 바탕으로 TIE2 수용체에 직접 결합해 응집과 활성화를 유도하지만, Angiopoietin 결합에는 영향을 미치지 않는 항체를 새로 개발하고자 했다. 이에 마우스 하이브리도마 기술과 혈관 내피세포를 활용한 효능평가를 통해 가장 효과적인 항체를 선별, 단백질 결정학으로 TIE2 수용체와 TIE2 활성항체(hTAAB)의 상호작용에 핵심적인 분자코드를 규명했다. 또한 바이오투과전자현미경으로 Y자 형태의 항체가 TIE2에 순차 결합, 다각형 형태로 TIE2수용체의 클러스터(응집)를 유도하는 분자메커니즘을 규명해냈다. 이를 바탕으로 TIE2 인간화 항체 개발에도 성공했다.

고규영 단장은 “향후 동물실험의 효과 검증을 통해 혈관 이상으로 인한 다양한 질환 치료제 개발로 연계되기를 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 11월 1일자 온라인 판에 게재됐다.