서론
항생제와 항암제 등 의약품의 발달로 인류는 수많은 질병을 극복할 수 있게 되었습니다. 하지만 시간이 지날수록 약물 내성 문제가 대두되면서 치료 효과가 떨어지고 있습니다. 특히 다중 약물 내성은 여러 종류의 약물에 동시에 내성을 갖는 것으로, 치료를 어렵게 만듭니다. 이런 내성 기전 중 하나로 ABC 수송체(transporter)가 주목받고 있습니다. ABC 수송체는 세포 막을 통해 다양한 물질을 내보내는 역할을 하며, 약물 내성과 깊은 관련이 있습니다.
이론 기본
ABC 수송체는 ATP 결합 카세트(ATP-binding cassette)라는 특징적인 구조를 가진 막 단백질 superfamily입니다. ATP를 가수분해하여 얻는 에너지를 이용해 다양한 물질을 세포 밖으로 능동 수송합니다. ABC 수송체는 사람을 포함한 모든 생물체에 존재하며, 약 50여 개의 유전자가 발견되었습니다. 이들은 주로 소수성 화합물, 이온, 폴리펩타이드, 항암제, 항생제 등을 기질로 하여 세포 밖으로 내보내는 역할을 합니다.
이론 심화
ABC 수송체에 의한 약물 내성 기전은 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다. 첫째, 암세포 등에서 과발현된 ABC 수송체가 항암제나 항생제를 세포 밖으로 배출하여 약물의 세포 내 축적을 막습니다. 대표적인 예로 P-glycoprotein(P-gp), Multidrug Resistance-associated Protein(MRP), Breast Cancer Resistance Protein(BCRP) 등이 있습니다. 둘째, 정상 세포에서도 ABC 수송체가 약물을 몸 밖으로 내보내어 약물의 체내 잔류 시간을 단축시킵니다. 이를테면 MRP2는 간세포에서 약물을 담즙으로 배출하고, BCRP는 장관 상피세포와 혈액-뇌 장벽에서 약물을 제거하는 역할을 합니다.
주요 학자와 기여
ABC 수송체 연구의 초석을 놓은 이는 빅터 링과 동료들입니다. 그들은 1976년 다제 내성 암세포주에서 P-gp를 발견하고, 이것이 약물 내성과 관련이 있음을 증명했습니다. 이후 수잔 브레이츠와 가리 고트팅어 등에 의해 MRP와 BCRP 등 다른 ABC 수송체들이 차례로 발견되었습니다. 한편 로버트 트레이버스와 마이클 고트스만 등은 ABC 수송체의 구조와 작용 메커니즘을 규명하는 데 기여했습니다.
이론의 한계
ABC 수송체가 약물 내성의 주요 기전임은 분명하지만, 그 이면의 정확한 조절 메커니즘은 아직 미지수입니다. 또한 특정 ABC 수송체가 어떤 종류의 약물에 대해 내성을 나타내는지, 각 수송체의 기질 특이성도 제대로 밝혀지지 않았습니다. 무엇보다도 ABC 수송체 억제제를 개발하여 내성 극복을 시도했지만, 아직까지 큰 성과가 없었습니다. 향후 구조 생물학, 시스템 생물학 등 다양한 분야의 연구를 통해 이 문제를 해결해야 할 것입니다.
결론
ABC 수송체는 정상적인 생리 기능에는 필수적이지만, 과도한 활성은 약물 내성을 초래하여 치료를 방해합니다. 따라서 이들의 역할과 조절 메커니즘에 대한 이해가 절실히 요구됩니다. 앞으로 ABC 수송체 연구를 통해 새로운 항암제와 항생제를 개발하고, 내성 극복 전략을 마련할 수 있을 것입니다. 더 나아가 ABC 수송체의 활성 조절을 통해 약물 동력학을 최적화함으로써 정밀 의료로 나아갈 수 있는 발판이 될 것입니다.