차유진 (숙명여자대학교) | 한빛사논문 > 한빛사

한빛사논문

조회142

차유진Yujin Cha

숙명여자대학교

Angew. Chem.-Int. Edit., Aug 25 2026, | https://doi.org/10.1002/anie.7968058 Theranostic Potential of an NAD(P)H-Activatable Fluorophore: Assessing Cancer Aggressiveness and Triggering Apoptosis

Yujin Cha¹, Taehoon Oh^2,3, Hui Joo Kim⁴, Minju Kang⁴, Shin A Yoon⁵, Yul Lee⁶, Yeon-Ju Lee⁶, Sun Young Park¹, Dong-Sik Shin⁶, Sung-Kyun Ko^2,7, Jiyou Han⁸, Min Hee Lee⁴

¹Department of Chemistry, Sookmyung Women’s University, Seoul, Republic of Korea
²Chemical Biology Research Center, Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KRIBB), Cheongju, Republic of Korea
³College of Pharmacy, Chungbuk National University, Cheongju, Republic of Korea
⁴Department of Chemistry, Chung-Ang University, Seoul, Republic of Korea
⁵Therapeutics & Biotechnology Division, Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT), Daejeon, South Korea
⁶Department of Chemical and Biological Engineering, Sookmyung Women’s University, Seoul, Republic of Korea
⁷KRIBB School of Bioscience, University of Science and Technology (UST), Daejeon, Republic of Korea
⁸Department of Biomedical and Chemical Sciences, Laboratory of Stem Cell Research and Biotechnology, Hyupsung University, Hwaseong-si, Republic of Korea

Yujin Cha, Taehoon Oh and Hui Joo Kim contributed equally to this work.
Correspondence: Dong-Sik Shin, Sung-Kyun Ko, Jiyou Han, Min Hee Lee

Abstract

Molecular theranostics, integrating precise diagnosis with targeted therapy, represents a cornerstone of personalized medicine. As a pivotal metabolic cofactor, reduced nicotinamide adenine dinucleotide (phosphate) (NAD(P)H) is intrinsically linked to cancer progression and survival when dysregulated. In this study, we report DE-CQ, an NAD(P)H-activatable fluorophore that enables both cancer imaging and apoptosis. DE-CQ allows the real-time quantification and visualization of intracellular NAD(P)H, serving as a robust molecular indicator of cancer malignancy. Beyond its diagnostic utility, DE-CQ preferentially induces mitochondria- and ER stress-dependent, caspase-mediated apoptosis in aggressive MDA-MB-231 cancer cells while maintaining minimal toxicity toward normal cells. Our findings demonstrate that DE-CQ functions as a potent theranostic agent, simultaneously providing diagnostic insights into cancer aggressiveness and triggering cell death. Given its dual functionality and high selectivity, DE-CQ holds significant potential as a next-generation platform for advanced, personalized cancer treatment.

논문소개전체 설명

[중요 시사점]
- NAD(P)H 반응형 단일 형광분자 ‘DE-CQ’로 암세포의 대사적 공격성 정량 평가
- 선택적 암세포 사멸과 종양 성장 억제까지 확인
- 세계적 화학 학술지 《Angewandte Chemie International Edition》 ‘Very Important Paper’ 선정

[중요 내용]
테라노스틱스(Theranostics)는 치료를 의미하는 ‘Therapeutics’와 진단을 의미하는 ‘Diagnostics’를 결합한 개념으로, 하나의 플랫폼을 이용해 질병을 진단하고 동시에 치료하는 정밀의료 기술이다. 기존의 테라노스틱스 시스템은 표적물질, 형광체, 전구약물, 절단 가능한 연결체 등 여러 구성요소를 결합해야 하므로 분자구조가 복잡하고 제조 과정이 까다롭다는 한계가 있었다.  이번 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 암세포의 증식과 생존, 산화·환원 대사에 관여하는 핵심 보조인자인 NAD(P)H에 주목했다. 공격성이 높은 암세포에서는 포도당 대사가 활발해지면서 세포 내 NAD(P)H가 증가하는 경향이 나타난다. 연구팀은 이러한 암세포의 대사적 특징을 진단 신호이자 치료 표적으로 동시에 활용할 수 있도록 NAD(P)H에 반응하는 활성형 형광분자 ‘DE-CQ’를 설계했다.  즉, 암세포의 대사적 공격성을 형광 신호로 실시간 평가하는 동시에, 동일한 분자로 암세포의 선택적 사멸까지 유도할 수 있는 차세대 분자 테라노스틱스 기술을 개발했다. DE-CQ는 쿠마린과 퀴놀리늄 골격이 융합된 단일분자 구조로, 반응 전에는 형광이 거의 나타나지 않지만 암세포 내 NADH 또는 NADPH에 의해 환원되면 강한 형광을 방출한다. 특히 여기 파장과 방출 파장 사이의 차이인 스토크스 이동이 110㎚ 이상으로 나타나 배경 형광의 간섭을 줄이면서 암세포의 대사 상태를 선명하게 관찰할 수 있다. 또한 DE-CQ는 생체 환경에서 존재할 수 있는 다양한 금속이온, 활성산소, 아미노산, 포도당 및 ATP 등에 비해 NADH와 NADPH에 선택적으로 반응했다. 포도당을 처리해 해당과정을 활성화한 세포에서는 형광 신호가 증가한 반면, 피루브산을 처리해 NAD(P)H의 소비를 촉진한 세포에서는 형광 신호가 감소해 DE-CQ가 세포 내 NAD(P)H 변화를 효과적으로 반영한다는 사실도 확인됐다. 연구팀은 유방암, 췌장암, 자궁경부암, 전립선암, 위암 및 대장암 등 다양한 암세포주에 DE-CQ를 적용했다. 그 결과 암세포의 대사적 공격성이 높을수록 포도당 자극 후 형광 반응이 크게 증가하는 상관관계가 나타났다. 연구 결과는 ‘Theranostic Potential of an NAD(P)H-Activatable Fluorophore: Assessing Cancer Aggressiveness and Triggering Apoptosis’라는 제목으로 2026년 8월 25일 국제학술지 《Angewandte Chemie International Edition》에 온라인 게재됐다.  이번 연구에는 숙명여자대학교 차유진 연구원, 한국생명공학연구원·충북대학교 오태훈 연구원, 중앙대학교 김희주 연구원이 공동 제1저자로 참여했다. 협성대학교 한지유 교수와 중앙대학교 이민희 교수, 한국생명공학연구원 고성균 박사, 숙명여자대학교 신동식 교수가 공동교신저자로 연구를 이끌었다.

**본 연구는 한국연구재단(NRF), 한국생명공학연구원(KRIBB) 연구지원사업, 국가과학기술연구회(NST)의 지원을 받아 수행됐다.

논문정보