런던 암 연구소(Institute of Cancer Research)의 전문가 팀은 J5 MediJet™ 3D 프린터를 활용하여, 개발 중인 신약이 암세포 내에서 표적으로 삼는 단백질을 정확하게 묘사한 최초의 모델을 제작했습니다. 이 모델은 연구자들이 해당 단백질에 결합하여 암세포를 사멸시킬 수 있는 약물 화합물을 설계하는 데 도움을 줍니다.
1988년부터 암 연구에 전념해 온 엔지니어 크레이그 커밍스(Craig Cummings)는 런던에 위치한 암 연구소(ICR)와 그 임상 파트너인 로열 마스덴 NHS 재단 트러스트(The Royal Marsden NHS Foundation Trust)에서 연구 및 설계 워크숍 매니저로 3D 프린팅 실험실을 운영하고 있습니다.
크레이그는 4명으로 구성된 팀을 이끌며, 스트라타시스(Stratasys) 3D 프린터를 활용해 다양한 의료 기기, 팬텀, 기기를 제조하며, 2000년부터 크레이그와 함께 일해 온 분석 화학자 아민 미르자(Amin Mirza)와 같은 연구자들과 협력하여 ICR 및 로열 마스덴의 암 연구와 치료법 개발을 지원하고 있습니다.
ICR의 주요 중점 분야는 외과적 및 방사선학적 접근법을 통해 암을 영상화하고 제거하는 것은 물론, 생화학적 수준에서 암을 치료하기 위한 화학요법을 개발하는 것입니다. 연구원들이 ICR에 재직하는 동안, 연구소는 이러한 목표를 달성하기 위해 상당한 진전을 이루었습니다. ICR은 새로운 암 치료법을 발견하는 데 있어 세계에서 가장 성공적인 학술 기관입니다. 2005년 이후에만 ICR 연구진은 20개 이상의 신약 후보 물질을 발견했으며, 그중 11개는 임상 개발 단계로 진전되었습니다. 또한 ICR은 로열 마스덴(The Royal Marsden)과 협력하여 임상 진료 방식을 혁신적으로 변화시킨 방사선 치료 임상 시험을 주도해 왔습니다.
ICR에서 발견된 블록버스터 전립선암 치료제 아비라테론(상품명 Zytiga)은 제조사에 연간 25억 달러 이상의 전 세계 매출을 창출하고 있습니다. 현재 크레이그와 아민은 3D 프린팅 기술을 활용하여 연구자들이 암 신약 개발 프로그램의 표적이 되는 단백질을 생화학적 수준에서 시각화할 수 있도록 지원함으로써, 신약 개발의 한계를 계속해서 넓혀가고 있습니다.
연구팀은 새로운 J5 MediJet 3D 프린터를 활용해, 개발 중인 신약이 암세포 내에서 표적으로 삼는 단백질을 정확하게 재현한 업계 최초의 모델을 제작했습니다. 연구자들은 이 모델을 참고하여 해당 단백질에 결합해 암세포를 사멸시킬 수 있는 약물 화합물을 설계할 수 있습니다.
“암세포 내부의 단백질은 경직되어 있지 않습니다.”라고 아민은 설명합니다. “단백질은 구조가 복잡하고 유연하기 때문에, 단백질 내부로 침투할 수 있도록 크기, 모양, 화학적 특성이 모두 적합한 화합물을 설계하는 것은 매우 어렵습니다. 신약 개발 과정에서 우리는 단백질 구조 내의 관련 틈새나 주머니에 정확히 들어맞아 단백질의 기능을 차단할 수 있는 약물을 개발하기 위해 노력하고 있습니다.”
기존의 필라멘트 기반 프린팅 기술을 사용했을 때, 크레이그와 아민, 그리고 그들의 팀은 해상도가 낮고 “서로 붙어 있는 거품”처럼 보이는 단순화된 경질 모델만 제작할 수밖에 없었습니다.
하지만 J5 MediJet을 통해 3D 프린팅 워크숍은 정확한 리본, 가닥, 나선 구조를 갖춘 단백질을 정교한 디테일로 재현할 수 있게 되었습니다.
아민은 “이러한 단백질의 역동적인 특성과 그 내부의 빈 공간을 이해하려면 상상력의 상당한 도약이 필요합니다”라고 말합니다. “시각화는 암 연구자들이 이러한 빈 공간을 표적으로 삼아 단백질의 기능을 방해하고 암세포의 증식을 막을 수 있는 화합물을 설계할 수 있도록 하는 데 매우 중요합니다. 3D 모델링을 통해 우리는 생체분자 수준에서 세포 내 단백질과 그 주변을 들여다볼 수 있습니다.”
2021년, ICR은 기존의 Stratasys Eden350 프린터에 더해 해부학 모델, 가이드, 도구를 출력할 수 있는 새로운 J5 MediJet을 도입했습니다.
“최신 3D 프린팅 기술을 통해 우리는 계산 화학 및 생물학 분야에서 컴퓨터 상으로만 시각화해 오던 세포 내 단백질의 모습을 실제로 구현할 수 있게 되었습니다.”라고 크레이그(Craig)는 말합니다. “이러한 모델들은 차세대 암 연구자들에게 큰 도움이 될 것입니다.”
SYS Systems는 Stratasys 플래티넘 파트너이자 영국 내 유일한 Stratasys 전담 공급업체입니다. Carfulan Group의 일원인 SYS Systems는 3D 프린팅 분야의 선두 주자로서 Stratasys의 전체 제품군을 공급, 설치 및 지원합니다. 모든 규모의 기업이 더 나은 제품을 더 효율적으로 생산할 수 있도록 지원하면서 동시에 혁신의 한계를 넓혀가는 SYS Systems는 ISO 9001:2015 인증을 통해 입증된 서비스 중심의 접근 방식을 제공합니다. https://www.sys-uk.com/contact/
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