원하는 장기에 약물 전달하는 ‘나노 의약’ 나와… 맞춤형 치료 가능

KAIST 연구진, 인공 탄수화물 나노입자 기반 약물 전달 기술 개발
간, 신장, 비장 포함한 특정 장기의 질병 치료 가능

전상용 KAIST 생명과학과 교수와 이희승 KAIST 화학과 교수 공동 연구진은 체내 당질 층을 모방한 인공 탄수화물 나노입자(Glycocalyx-mimicking nanoparticle, GlyNP)를 활용해 다양한 장기로의 특이적 약물 전달과 치료를 가능하게 하는 새로운 나노의약을 개발했다./KAIST

특정 장기에 선택적으로 약물을 전달하는 기술은 치료 효과를 극대화하고 부작용을 최소화할 수 있다. 하지만 현존하는 기술로는 간, 비장, 폐와 같은 대식세포가 활발히 활동하는 장기에만 약물을 전달하는 것이 가능했다. 콩팥, 심장, 뇌와 같은 장기로의 약물 전달은 숙제로 남아 있었다.

전상용 한국과학기술원(KAIST) 생명과학과 교수와 이희승 KAIST 화학과 교수 공동 연구진은 체내에서 여러 생물학적 상호작용에 관여하는 당질 층을 모방한 인공 탄수화물 나노입자(Glycocalyx-mimicking nanoparticle, GlyNP) 수십 종을 합성하고, 이를 활용해 다양한 장기로의 특이적 약물 전달과 치료를 가능하게 하는 새로운 나노의약을 개발했다고 3일 밝혔다.

연구진은 다섯 가지의 단당류 단위체를 조합해 ‘인공 탄수화물 나노입자(GlyNP)’ 라이브러리 수십 종을 합성했다. 이어 직접 동물 체내에서 선택성을 평가해 간, 신장, 비장, 폐, 심장, 뇌에 대해 선택성을 가지는 인공 탄수화물 나노입자 후보군을 각각 선별했다. 특히, 간, 신장, 비장에 선택성을 가지는 인공 탄수화물 나노입자 후보군은 해당 장기 내에서 각각 간세포, 신장 상피세포, 대식세포를 표적 했다.

각 장기에 선택적인 인공 탄수화물 나노입자 후보군을 사용하면 해당 장기에 생긴 질병을 더욱 효과적으로 치료할 수 있음을 확인했다. 장기별 맞춤형 치료의 가능성을 확인한 셈이다.

전상용 교수는 “이번 연구를 통해 개발한 장기와 세포 선택적인 약물전달시스템을 이용하면 독성을 낮추고 효능을 크게 올릴 수 있어 기존에 가능하지 않았던 장기별 질병 치료에 한 걸음 더 나아갈 수 있을 것”이라며 “뇌나 심장과 같이 표적 약물 전달이 어려운 장기들로 기술을 확장해 나갈 예정”이라고 전했다.

이번 연구는 재료공학 분야의 국제 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 온라인판에 지난 3월 게재됐다. 동시에 속 표지논문(Inside back cover)과 화제의 논문(Hot Paper)으로도 선정됐다.

참고 자료

Advanced Materials(2024), DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202311283

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