설사·혈변 부르는 염증성 장질환…KAIST ‘나노입자 치료제’ 개발

전상용·이희승 교수 공동 연구팀
탄수화물입자로 치료가능성 확인

복통, 설사, 혈변 등의 증상이 동반되는 만성적인 염증성 장 질환은 아직까지 정확한 발병원인이 밝혀지지 않았다. 이 때문에 비스테로이드성 항염증제들과 주사용 항체 치료제들을 이용한 치료법이 일반적이지만 면역약화 등의 부작용으로 인해 치료에 어려움이 크다.

카이스트(KAIST) 생명과학과 전상용(사진) 교수와 화학과 이희승 교수 공동연구팀이 장 내 당질층을 모사한 탄수화물 나노입자에 생체 내에서 항산화 및 항염증 작용을 하는 빌리루빈을 결합, ‘항염증 탄수화물 나노입자’ 수십 종을 합성했다. 연구팀은 이를 염증성 장 질환 치료에 적용함으로써 탁월한 효능을 보이는 의약품을 개발했다.

세포막은 다양한 형태의 당 사슬 집합체인 당질층(glycocalyx)으로 둘러싸여 있다. 염증성 장 질환이 있는 사람의 장 조직에서는 정상인과 다른 당질층이 형성돼 있다. 이런 당질층은 우리 몸이나 음식에 많이 존재하는 탄수화물을 이루는 구성 성분인 여러 가지 당들에 대해 선택적인 결합력을 보인다. 이에 착안해 연구팀은 자연에 존재하는 탄수화물을 구성하는 대표적인 다섯 가지의 당을 조합해 수 십가지의 인공 탄수화물 후보군들을 합성해 염증성 장 질환 조직에 형성된 당질층에 잘 결합하는 인공 탄수화물 후보군을 선별하고자 했다. 합성된 수 십가지의 인공 탄수화물에 우리 몸속에서 항산화 및 항염증 작용을 하는 빌리루빈 생리활성 물질을 결합시켜 최종적으로 당질층을 표적할 수 있는 ‘항염증 탄수화물 나노입자’ 후보군들을 구축했다.

연구팀은 구축된 항염증 탄수화물 나노입자 후보군들을 염증성 장 질환 생쥐모델에서 직접 경구투여를 통해 치료효능이 가장 우수한 탄수화물 나노입자를 선별할 수 있었다. 선별된 항염증 탄수화물 나노입자가 어떻게 치료효능 및 작용기전을 나타냈는지도 조사했고 치료 효능이 기존 사용하던 저분자 합성의약보다 더 우수한 효능을 가질 수 있음을 확인했다.

전상용 교수는 “이번 연구를 통해 당질층 표적형 항염증 탄수화물 나노입자 플랫폼 기술은 염증성 장 질환 외에도 다양한 염증 질환들의 치료에 적용될 수 있을 것으로 기대한다”고 했다.

이번 연구성과는 화학 분야 국제학술지 ‘앙게반테 케미’ 6월 13일 온라인판에 게재됐다. 구본혁 기자

nbgkoo@heraldcorp.com