KIST, 치밀한 조직 오가는 新개념 약물 전달체 제작

KIST 엑소좀 모사 전달체 개발팀. 왼쪽부터 방승환 학생연구원, 김호준 선임연구원.

한국과학기술연구원(KIST·원장 오상록)이 엑소좀 한계를 극복한 새로운 약물 전달체, '엑소좀 모사 전달체(ELV)'를 개발했다고 27일 밝혔다.

김호준 생체분자인식연구센터 박사팀이 이룬 성과다. 이번 연구로 개발한 전달체는 뇌혈관장벽이나 고형암과 같은 치밀한 조직 내부를 효과적으로 이동하며 약물을 전달할 수 있다.

질병 치료제의 효과를 높이는 가장 중요 과제는 약물을 조직 깊숙이 침투시키는 것이다. 일부 조직은 촘촘하게 이뤄져 약물이 충분히 도달하지 못해 효과가 제한된다. 고형암이나 뇌종양처럼 조직이 단단하고 촘촘하면 특히 그렇다.

이에 엑소좀을 활용한 치료제가 주목받는다. 엑소좀은 우리 몸에서 신호 전달과 물질 운반을 담당하며 복잡하고 치밀한 조직도 자유롭게 이동할 수 있다. 다만 세포에서 자연 분비되는 엑소좀은 성분 조절과 대량 생산이 어렵다.

엑소좀 모사 전달체 개발 모식도

연구팀은 엑소좀의 조직 침투 능력에 주목해 ELV를 개발했다. 조직 침투에 중요한 엑소좀 핵심 성분을 선별하고 최적 조합을 도출했다. 특히, 엑소좀 주요 성분이 가진 구조·기능적 특징을 정밀 분석하고 이를 분자 수준에서 재현, 실제 엑소좀과 유사한 성능을 구현했다.

모델 조직(실제 인체 조직과 유사한 환경을 구현한 조직)을 활용한 ELV 약물 확산 실험 수행 결과, 기존 전달체보다 33배 높은 침투력을 보였으며 근육, 연골, 고환 피막 등 다양한 생체 조직에서 80% 이상 높은 침투 성능을 확인했다.

또 고형암 조직 모사 동물 모델에서도 엑소좀과 유사한 확산 패턴을 나타냈으며 실제 조직 내부 이동 경로와 메커니즘을 효과적으로 재현했다.

개발한 전달체는 다양한 치료제 개발의 새로운 가능성을 제시했다. 정밀의료 및 항암 치료제 개발에 중요한 전환점이 될 것으로 기대된다.

김호준 박사는 “엑소좀 모사 기술이 상용화되면 뇌종양 및 고형암과 같은 난치성 질환 치료에 획기적인 돌파구가 될 것”이라며 “후속 연구로 치료제뿐 아니라 엑소좀이 활용되는 화장품, 식품 등 다양한 산업 분야로 활용 범위를 확대할 계획”이라고 밝혔다.

이번 연구 성과는 ACS 나노 최신 호에 게재됐다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com