MENA 뉴스와이어 , 워싱턴 : 매사추세츠 공과대학(MIT) 과학자들이 50여 년 전 처음 발견되어 항암 효과가 있는 것으로 오랫동안 알려진 복합 진균 화합물인 버티실린 A를 합성하는 데 성공했습니다. 이번 성과는 해당 화합물의 최초 실험실 합성이며, 발견 이후 버티실린 A 분자에 대한 과학적 연구를 제한해왔던 유기화학 분야의 오랜 난제를 해결한 것입니다.
베르티실린 A는 1960년대 초 곰팡이에서 분리되었으며, 암세포 성장을 억제하는 능력을 포함한 다양한 생물학적 활성으로 주목받았습니다. 이러한 초기 가능성에도 불구하고, 연구자들은 베르티실린 A의 매우 복잡한 분자 구조 때문에 합성적으로 재현하는 데 어려움을 겪었습니다. 이 화합물의 구조는 관련 곰팡이 화합물과 약간의 차이만 있지만, 이러한 미묘한 차이가 생물학적 기능을 수행하는 데 필요한 정확한 3차원 구조를 갖춘 분자를 합성하는 데 큰 장애물이 되었습니다.
새롭게 발표된 연구는 합성 화학의 발전으로 이러한 난제들을 어떻게 극복했는지 보여줍니다. MIT 화학과 교수이자 이번 연구의 주요 저자 중 한 명인 모하마드 모바사기는 이번 연구를 통해 작은 구조적 변화가 합성의 복잡성을 극적으로 증가시킬 수 있다는 점을 더욱 명확하게 이해할 수 있게 되었다고 밝혔습니다. 연구팀은 화학 결합이 형성되는 순서를 제어할 수 있는 방법을 개발하여 수십 년간 과학계가 실패했던 화합물 합성 에 성공했습니다.
베르티실린 A 유도체의 실험실 테스트 결과, 미만성 중추신경계 교종을 포함한 다양한 인간 암세포에서 활성이 나타났습니다. 미만성 중추신경계 교종은 드물고 공격적인 소아 뇌암으로, 치료 선택지가 제한적이고 예후가 좋지 않아 지속적인 연구가 진행되고 있는 질환입니다. 이번 연구 결과는 배양된 인간 암세포를 이용한 초기 단계 실험 결과이며, 임상 데이터는 아닙니다.
이번 연구는 모바사기 박사와 다나 -파버 암 연구소 , 보스턴 아동 암 및 혈액 질환 센터 , 하버드 의과대학 소속 의학 부교수인 준 치가 공동으로 이끌었습니다. 연구 결과는 화학 분야의 주요 학술지 중 하나인 미국화 학회지(Journal of the American Chemical Society) 에 게재되었습니다.
수십 년간 지속된 곰팡이 화합물 합성의 난제가 해결되었습니다
분자 수준에서 버티실린 A는 두 개의 동일한 반쪽으로 구성되어 있으며, 이 두 반쪽이 결합되어 정확한 공간적 구조를 가진 이량체를 형성해야 합니다. 이러한 정밀한 정렬을 달성하는 것이 수십 년 동안 합성을 가로막았던 핵심적인 난제였습니다. 연구진에 따르면, 조립 과정에서 방향이 조금이라도 어긋나면 화합물의 생물학적 특성이 손상될 수 있으므로 3차원 구조를 엄격하게 제어하는 것이 필수적입니다.
이 문제를 해결하기 위해 연구팀은 각 화학 결합이 형성되는 시기와 방식을 세심하게 제어하는 16단계 합성 과정을 설계했습니다. 연구진은 기존의 결합 형성 반응 순서를 변경하고 중요한 단계에서 분자 내 취약한 부분이 파손되지 않도록 일시적으로 보호했습니다. 특정 작용기는 분자의 두 부분이 성공적으로 결합될 때까지 의도적으로 가려진 상태로 유지하여 최종 화합물이 필요한 3차원 구조를 갖도록 했습니다.
화학 반응의 타이밍이 매우 중요한 것으로 입증되었습니다.
모바사기 교수는 이번 연구가 화학 합성에서 타이밍의 중요성을 강조했다고 밝혔습니다. 핵심 단계의 순서를 변경함으로써 연구팀은 분자를 원하는 구조로 유도할 수 있었는데, 이는 이전에는 달성할 수 없었던 결과입니다. 또한 이 접근법을 통해 버티실린 A의 관련 변형체를 만들 수 있으며, 이를 이용하여 미세한 화학적 변형이 생물학적 활성에 미치는 영향을 연구할 수 있습니다.
실험실 합성법이 확립됨에 따라, 버티실린 A를 보다 광범위한 과학 연구에 필요한 양만큼 생산할 수 있게 되었습니다. 치 교수는 천연 화합물이 역사적으로 신약 개발에 중요한 역할을 해왔으며, 합성으로 생산된 버티실린 A를 통해 이 분자가 암세포와 어떻게 상호작용하는지 더욱 자세히 연구할 수 있게 되었다고 밝혔습니다. 연구진은 화학, 화학생물학, 암생물학, 환자 중심 연구 등 다양한 분야를 통합적으로 활용하여 버티실린 A의 특성을 조사하고, 암 과학 분야에서의 잠재적 역할을 규명하는 것을 목표로 하고 있습니다.
MIT 연구진이 최초로 베르티실린 A를 합성했다는 소식이 MEA 뉴스넷 에 처음으로 보도되었습니다.