콩팥·심장·뇌에도 직접 약물전달 길 텄다

장기에 대한 선택적 약물 전달 기술은 치료 효과를 극대화하고 부작용을 최소화할 수 있다. 그러나 현재 기술로는 간, 비장, 폐와 같은 대식세포가 활발히 활동하는 장기에는 약물 전달이 가능하지만, 콩팥, 심장, 뇌 등은 그렇지 못하다.

KAIST 전상용(생명과학과)이희승(화학과) 교수 연구팀은 체내에서 여러 생물학적 상호작용에 관여하는 당질 층을 모방한 인공 탄수화물 나노입자(Glycocalyx-mimicking nanoparticleGlyNP) 수십 종을 합성해 이를 다양한 장기에 대해 특이적 약물 전달치료를 가능케 하는 새 나노의약 개발에 성공했다고 3일 밝혔다.

연구팀은 다섯 가지 단당류 단위체를 기반으로 한 조합적인 패턴을 구현해 GlyNP 라이브러리 수십 종을 합성했다. 이어 직접 동물 체내에서 선택성을 평가해 간, 신장, 비장, 폐, 심장, 뇌 등에 차별화된 선택성을 갖는 GlyNP 후보군을 선별했다. 특히 간, 신장, 비장에 선택성을 갖는 GlyNP 후보군은 해당 장기 내에서 각각 간세포, 신장 상피세포, 대식 세포를 표적하는 것을 확인했다.

궁극적으로 각 장기의 선택적인 GlyNP 후보군을 사용하면 해당 장기에 생긴 질병을 더욱 효과적으로 치료할 수 있음을 보여주며 장기별 맞춤형 치료 가능성을 시사했다.

전상용 교수는 이번 연구를 통해 개발한 장기 및 세포 선택적인 약물전달시스템을 이용하면 독성을 낮추고 효능을 크게 올릴 수 있어 기존에 가능하지 않았던 장기별 질병 치료에 한 걸음 더 나아갈 수 있다라면서 뇌나 심장과 같이 표적 약물 전달이 어려운 장기들로 기술을 확장해 나갈 것이라고 설명했다.

KAIST 생명과학과 김도현 박사과정, 황창희 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 재료공학 분야 최정상급 학술지인 어드밴스드 머티리얼즈(IF=32) 3월 15일자 온라인판에 게재됐으며, 속 표지논문(Inside back cover) 및 화제의 논문(Hot Paper)으로 선정됐다. 논문 제목은 Glycocalyx-Mimicking Nanoparticles with Differential Organ Selectivity for Drug Delivery and Therapy, This article also appears in Hot Topic: Drug Delivery.

이번 연구 주제는 제30회 삼성휴먼테크논문대상 생명공학 생명과학 분야에서 은상을 수상하며 장기별 맞춤형 치료의 새 전략을 제시한 성과로 인정받았다.