미토콘드리아로 약물 정확히 전달·방출한다…나노겔 개발

국내연구팀, 나노겔로 항암제 효능 개선 기대

[아이뉴스24 정종오 기자] 국내 연구팀이 약물을 세포소기관에 정확하게 전달하고, 방출하는 새로운‘나노약물전달체’ 설계 전략을 제시했다. 세포소기관이란 세포 안 원형질 가운데 특정한 가능을 가진 구조 단위로 핵, 미토콘드리아, 엽록체, 골지체, 소포체, 리소좀 등이 있다.

한국연구재단(이사장 이광복)은 강한창 교수(가톨릭대) 연구팀이 생체에너지 생산과 세포사멸을 담당하는 세포소기관인 ‘미토콘드리아’를 표적으로 약물을 전달·방출하는 나노겔을 개발하고 세포와 동물실험을 통해 항암제의 효능 개선 효과를 확인했다고 2이 발표했다.

기존의 나노약물전달체는 약물을 표적까지 전달하는 능력은 우수한데 표적지에서 방출하는 능력은 미흡한 실정이다. 표적 방출을 유도하기 위해 효소와 활성산소종 등의 자극을 활용한다. 이들 자극은 세포 밖은 물론 세포질에도 존재해 나노약물전달체가 표적에 도달하기 전 약물이 방출될 가능성이 높기 때문이다.

미토콘드리아로 약물을 정확히 전달·방출하는 나노겔이 개발됐다. [사진=한국연구재단]

연구팀은 약물이 세포소기관에 전달된 후, 방출되도록 나노약물전달체의 ‘표적 전달’과 ‘표적 방출’이 순차적으로 진행되는 새로운 미토콘드리아 표적 약물 전달, 방출 설계 전략을 마련했다.

연구팀은 미토콘드리아로의 전달에 영향을 주는 소수성 라이신 기반의 나노겔을 만들어 약물이 세포의‘핵 보다 미토콘드리아’로 더 갈 수 있는 ‘표적 전달’을 구현했다.

분해 자극인 글루타치온이 친수성임을 고려해 이황화 결합부위 환경을 소수성화하고 나노겔 내 이황화 결합부위에 글루타치온의 접근을 제한 또는 지연시켜 세포질 글루타치온 보다 미토콘드리아 글루타치온에 의해 이황화 결합이 분해되는 ‘표적 방출’을 성공시켰다.

새로운 약물봉입 나노겔을 이용한 대장암모델 마우스 실험결과 약물의 양을 기존 5분의 1로 줄였음에도 암성장 억제능력이 기존과 비슷하거나 좀 더 우수함이 확인됐다.

강한창 교수는 “이번 연구는 표적 세포소기관에 존재하는 분해 자극을 찾아 정확한 약물방출을 유도하는 나노약물전달체를 개발한 데 의의가 있다”며 “신규 나노젤이 다양한 질환의 예방과 치료에 적용될 수 있도록 후속연구에 힘쓰겠다”고 말했다.

이번 연구 성과(논문명:ε-Poly (L-lysine)-Based Bioreducible Nanogels for Mitochondria-Targeted Delivery and Release: Hydrophobicity-Tuned Nucleus-to-Mitochondria Organelle-Targeting Switch and Slow Disulfide Cleavage)는 화학공학 분야 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’1월 25일자에 실렸다.

/정종오 기자(ikokid@inews24.com)

▶네이버 채널에서 '아이뉴스24'를 구독해주세요.

▶재밌는 아이뉴스TV 영상보기▶아이뉴스24 바로가기

[ⓒ 아이뉴스24 무단전재 및 재배포 금지]