p53의 두 얼굴
정상적인 p53은 손상된 DNA를 감지하고 손상의 정도를 평가하여 중대한 결정을 내릴 수 있습니다. 손상 DNA를 수리함으로 다시 건강한 상태로 복원시키거나, 또는 세포를 사멸시키도록 지시해 본질적으로 시스템에서 제거할 수 있습니다. 하지만 p53 스스로도 유전자에 의해 암호화되는 단백질이기에 p53 또한 DNA의 손상에서 자유롭지 않습니다. 이렇게 p53의 DNA가 손상되어 돌연변이되면 세포는 강력한 힘을 잃는데 그치지 않고 최악의 상황을 맞이합니다. 이러한 세포에서 생성되는 p53 단백질은 유전자 수호 기능을 잃을 뿐 아니라 암을 발생시키고 진행을 촉진하는 능력을 갖게 됩니다.
본질적으로 돌연변이되지 않은 p53 단백질은 와일드 형과 돌연변이와 유사한 상태를 오갈 수 있습니다. 하지만 p53 유전자에 돌연변이가 일어나면 p53 단백질은 돌연변이 상태에 영구적으로 고정됩니다. 퀸트리젠의 목표는 p53 단백질의 돌연변이 상태를 해제하고 야생형 형태를 복원하여 원래의 균형을 회복하는 것입니다.
펩타이드 기반 복원법으로 돌연변이를 와일드 형으로 복원
와이즈만 연구소의 연구팀은 와일드 형 단백질 구조에서 돌연변이 p53을 안정화 시키고 p53 돌연변이 암세포의 선택적 사멸을 유도함으로써 돌연변이 p53의 역할을 다시 정상화 시키도록 하는 작은 펩타이드군을 발견했습니다. 전임상실험과 세포배양 실험 모델에서 이들 펩타이드는 돌연변이 p53을 자연적 고유의 구조로 복구시켜 세포사멸 유도 능력을 포함한 강력한 야생형 기능을 원복하여, 다양한 종류의 돌연변이 p53 단백질에서 활동을 재개하는 것으로 나타났습니다. 또한 복원된 p53은 정상 세포와 조직은 그대로 두고 암 세포만을 매우 선택적으로 공격하는 것이 확인되었습니다.
펩타이드 기반 p53 복원법의 장점
기능 장애 단백질을 정상 기능을 하는 돌연변이되기 이전의 상태로 복원하는 것은 매우 복잡한 기전이 요구됩니다. 퀸트리젠이 개발한 펩타이드 기반의 복원법은 모든 인간 암종의 50 % 이상을 치료할 수 있는 잠재력을 가진, 대단히 유망하며 새로운 치료제가 될 것입니다.
광범위하고 비특이적인 돌연변이 +
퀸트리젠의 솔루션은 모든 유형의 p53 돌연변이를 재활성화하여 정상 상태로 복원할 수 있으며, 광범위한 환자 집단에 적용 가능합니다.
종양 표적화 및 고도의 특이성 +
퀸트리젠의 펩타이드는 건강한 정상 세포에는 어떠한 영향을 미치지 않으며 돌연변이 p53만을 선택적으로 표적화합니다.
확실한 안전성 프로필 +
퀸트리젠의 치료법은 종양만을 표적으로 하기 때문에 건강한 세포를 손상시키지 않아 매우 확실한 안전성을 제공합니다.
리드 펩타이드를 찾기 위한 퀸트리젠의 체계적 접근법
undruggable을 druggable로, 배신자를 다시 신뢰하는 수호자로 되돌리기 위해서는 새로운 전략이 필요합니다. 퀸트리젠은 세포에 삽입되어 p53과 결합할 가능성이 높은 펩타이드라 불리는 작은 단백질 조각들의 라이브러리를 조사하고 연구한 끝에, 돌연변이 p53 단백질이 본래의 생화학적, 생물학적 기능을 회복할 수 있는 펩타이드 후보물질을 찾아냈습니다. 타깃 펩타이드 후보물질을 찾는 방법은 다음의 5 가지 단계로 구성됩니다.
단계: 파지 디스플레이 선별
파지 디스플레이는 다른 스크리닝 방법과 달리 유효한 펩타이드를 빠르고 효율적으로 선정할 수 있는 매우 독보적인 기술입니다. 퀸트리젠은 p53의 와일드 형과 돌연변이형을 차별적으로 구별할 수 있는 몇 가지 마커를 사용하여 p53 와일드 형을 안정화하면서 p53에 결합할 수 있는 펩타이드를 선별했습니다. 이렇게 선별한 펩타이드들은 단백질의 접힘과 구조를 안정화시켜 돌연변이 p53을 정상 단백질과 매우 유사하게 합니다. 퀸트리젠은 펩타이드 후보물질을 선별하는 독창적인 방법으로 특정 와일드 형 p53의 형질(traits)을 기반으로 위양성(false positives)은 줄이면서 복원 능력이 우수한 표현형(phenotype)을 가진 펩타이드를 선별하는 보완적인 선택 전략을 사용했습니다.
단계: 시퀀싱 및 생물정보학적 분석
파지 디스플레이와 심층 시퀀싱(염기서열)을 조합하여 8 개의 선택 풀에서 4 천만 리드의 방대한 데이터베이스를 확보했습니다. 퀸트리젠은 여기서 500 개의 공통 염기서열을 교감 모티브(consensus motif)로 추출했습니다. 이들 염기서열 중 몇 몇은 알려진 p53 상호 작용 단백질 내의 모티프와 유사성을 보였습니다.
단계: 펩타이드 합성
단계에서 확인한 교감 서열을 기반으로 300개의 펩타이드를 합성했습니다. 일부는 세포 투과성을 높이는 변형도 수행했습니다. 여러 변형을 비교한 결과, N- 말단 미리스토일(myristoyl) 그룹을 추가하는 것이 가장 효과적이며, 2-3 개의 아르기닌 잔기가 퀸트리젠 펩타이드의 세포 내 전달을 향상시키는 데 최선의 결과를 제공한다는 결론을 내렸습니다.
단계: 스크리닝
ELISA 기반 세미-하이 스루풋 스크리닝(semi-high throughput) 기술을 사용하여 3단계에서 합성한 펩타이드들이 돌연변이 p53에 기능적 효과를 미치는지 스크리닝했습니다. 스크리닝 매개 변수(parameter)에는 p53 단백질 형태에 관여하는 펩타이드의 효과, p53-반응성 DNA 요소에 대한 p53 결합에 관여하는 효과와 돌연변이 p53-발현 암세포의 활성 저하, 그리고 마지막으로 p53 표적 유전자 발현에 관여하는 펩타이드의 효과를 포함했습니다.
단계: 리드 펩타이드 선정
퀸트리젠은 위의 모든 기준을 충족하는 리드 펩타이드 후보군을 확인하였고, 궁극적으로 서로 다른 p53 돌연변이를 지닌 다양한 기원의 암세포에 대해 특별히 효과적인 한 가지의 리드 펩타이드 후보물질의 개발에 집중하고 있습니다.
Publications
Cancer therapeutic approach based on conformational stabilization of mutant p53 protein by small peptides
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