암은 정상 세포의 DNA에 손상이 발생하여 세포가 무분별하게 분열할 때 발생합니다. 암 치료를 위해서는 외과적 절제, 방사선 치료, 약물을 사용한 화학 요법 등이 있습니다. 그중, 항암 화학 요법은 암세포의 분열 및 생장을 억제하기 위해 시행합니다. 이번 게시글에서는 항암 요법에 사용되는 약물들 중에 알킬화제와 대사길항제에 대해서 소개합니다.
항암 화학요법에 사용되는 약물의 유형
항암 화학요법에 주로 사용되는 약물의 유형들은 다음과 같습니다.
- 알킬화제 (Alkylating agents)
- 대사길항제 (Antimetabolite)
- Topoisomerase 억제제 (Topoisomerase inhibitor)
- 유사분열 억제제 (Mitotic inhibitor)
- 단일클론 항체 (Monoclonal antibody)
1. 알킬화제(Alkylating agents)의 원리
알킬화제는 알킬 그룹을 암세포의 DNA에 전달하여 DNA의 염기를 알킬화합니다. 이를 통해 암세포의 DNA는 복제와 전사 과정이 억제됩니다. 알킬화제에 포함되는 항암제로는 시클로포스파미드, 이포스파미드, 시스플라틴 등이 있습니다.
다음 그림은 알킬화제 중 하나인 시스플라틴이 어떻게 DNA에 결합하는지를 나타낸 사진입니다. 알킬기는 DNA의 주요 구성요소인 염기와 반응합니다. 이를 통해 형성된 알킬기는 주로 구아닌에 결합하여 이중 나선 간의 교차 결합을 손상시킵니다. 한 가닥의 염기에 알킬기가 결합되면, 그 염기는 반대 가닥의 염기와 결합할 수 없게 되고, 이로써 암세포의 DNA는 복제 및 전사 과정이 불가능해집니다.
DNA의 복제 및 전사가 불가능해진 암세포는 결국 성장하고 분열하는 능력이 크게 저하되어 세포 사멸로 유도됩니다. 또한 알킬화제는 DNA의 3차원 구조를 변형시켜 세포의 기능을 손상시키는 효과도 있습니다. 그러나, 알킬화제는 암세포뿐만 아니라 정상 세포에도 영향을 미쳐 부작용을 유발할 수 있습니다.
출처: https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/cisplatin, https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007/978-3-662-46875-3_1189
2. 대사길항제(Anti-metabolite)의 원리
대사길항제는 암세포의 증식에 필요한 뉴클레오티드 및 아미노산과 같은 세포의 필수적인 대사물질의 구조를 모방합니다. 메토트렉세이트, 5-플루오로우라실, 젬시타빈 등이 그 예입니다. 이들은 암세포의 생장과 분열에 필수적인 핵산, 즉, DNA와 RNA의 합성 과정에서 필수적인 물질들과 비슷하게 생겼습니다. 대표적인 대사길항제인 5-플루오로우라실의 분자 구조와 DNA, RNA 염기의 구조는 다음 그림에서 볼 수 있는 것처럼 비슷합니다.
암세포가 이러한 대사길항제를 잘못 인식하여 DNA나 다른 생체 분자를 합성할 때, 이들 대사길항제가 사용되면, 결과적으로 잘못된 구조의 생체 분자가 합성되게 됩니다. 잘못 합성된 생체 분자들은 세포 사멸을 유도하는 신호 전달을 발생시키고, 암세포는 결국 세포 사멸로 이어집니다.
출처: https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/embj.2020106065, https://www.ukessays.com/essays/chemistry/dipole-moment-5-fluorouracil-molecule-3117.php
맺음말
화학요법에 사용되는 항암제들은 주로 암세포의 생장 및 세포 분열을 억제하여 효과를 보입니다. 그러나 이들은 세포 분열이 활발하게 이루어지는 정상 세포에도 악영향을 미칠 수 있습니다. 다음 게시글에서는 항암제의 다른 유형들에 대해서 자세히 알아보도록 하겠습니다.
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