KAIST, 장기로 직접 약물 전달·치료 ‘나노 의약’ 개발

장기로 직접 약물을 전달해 치료할 수 있는 나노 의약이 국내에서 개발됐다.

KAIST는 전상용 생명과학과 교수와 이희승 화학과 교수 공동연구팀이 체내에서 생물학적 상호작용에 관여하는 당질 층을 모방한 탄수화물 나노 입자 수십 종을 합성해 이를 각각의 장기로 특이적 약물을 전달·치료할 수 있는 나노 의약 개발에 성공했다고 3일 밝혔다.

장기에 선택적으로 약물을 전달하는 기술은 치료 효과를 극대화하고, 부작용은 최소화한다는 점에서 주목받는다. 단 현존하는 기술로는 간, 비장, 폐 등 대식세포가 활발하게 활동하는 장기에만 약물을 전달하는 것이 가능했다.

이외에 콩팥과 심장, 뇌 등에 약물을 전달하는 것은 도전적 과제로 꼽혔다. 공동연구팀은 이러한 과제에 실마리를 찾았다는 점에서 연구결과에 의미를 부여한다.

장기의 선택적 인공 탄수화물 나노 입자(Glycocalyx-mimicking nanoparticles; GlyNPs) 선별 및 평가 과정을 모식화 한 이미지 자료. KAIST 제공

우선 공동연구팀은 5개 단당류 단위체를 기반으로 조합적인 패턴을 구현해 ‘인공 탄수화물 나노 입자’ 라이브러리 수십 종을 합성, 이를 직접 동물 체내에서 선택성을 평가해 간·신장·비장·폐·심장·뇌에 차별화된 선택성을 갖는 인공 탄수화물 나노 입자 후보군을 선별했다.

또 간, 신장, 비장에 선택성을 갖는 인공 탄수화물 나노입자 후보군이 장기 안에서 각각 간세포, 신장 상피세포, 대식세포를 표적하는 것을 확인했다.

궁극적으로 각 장기에 선택적인 인공 탄수화물 나노 입자 후보군을 사용하면, 해당 장기에 생긴 질병을 보다 효과적으로 치료할 수 있다는 사실을 밝혀 장기별 맞춤형 치료 가능성이 확인됐다는 것이 공동연구팀의 설명이다.

전상용 교수는 "이번 연구로 개발한 장기 및 세포 선택적인 약물 전달 시스템은 독성을 낮추고 효능은 높일 수 있어 그간 도전적 과제로만 여겨졌던 장기별 질병 치료를 가능하게 할 것“이라며 ”공동연구팀은 앞으로 뇌와 심장 등 표적 약물 전달이 어려웠던 장기를 대상으로 기술을 확장해 나가겠다”고 말했다.

KAIST 생명과학과 김도현 박사과정 및 황창희 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 재료공학 분야 학술지 `어드밴스드 머티리얼즈‘ 온라인판(3월 15일자)에 게재됐다.

공동연구팀의 연구 주제는 제30회 삼성휴먼테크논문대상 생명공학 & 생명과학 분야에서 은상을 수상하며, 장기별 맞춤형 치료의 새로운 전략을 제시한 성과로도 인정받았다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr