국내 연구진, 암 조직에 달라붙는 스프레이형 나노항암제 기술 개발
국내 연구진이 홍합접착단백질을 기반으로 하는 생체접착 나노입자를 스프레이형 제제로 적용, 원하는 부위에만 약물을 전달하여 항암 치료효과를 극대화할 수 있는 기술을 개발했다.
차형준 포스텍 화학공학과 교수 연구진은 해양 생물인 홍합의 접착 단백질에서 추출한 초미세입자를 항암제와 함께 암 조직에 직접 뿌리면 치료 효과가 3배이상 증가하는 것을 확인해 국제학술지 'ACS 나노’ 온라인판에 소개했다고 최근 밝혔다.
일반적으로 암의 재발을 방지하기 위하여 외과적 수술 후에 약물치료를 진행하지만, 약물의 전신적 투여로 인한 부작용을 동반할 수 있다는 한계점이 있다. 이에 최근에는 전신 보다는 원하는 부위에만 국소적으로 약물을 전달하는 시스템의 개발이 촉구되고 있다.
이러한 시스템은 항암제를 암 환부에 직접 적용하므로 약물전달 효율을 극대화할 수 있으나, 일반적인 약물전달체의 경우 접착력이 없기 때문에 체액에 의해 적용부위에 오래 남지 못하고 쉽게 이탈할 수 있어 활용이 쉽지 않았다.
스프레이형 제제는 원하는 부위에 분사하여 간편하게 적용 가능하지만, 나노입자의 경우 분산성 유지 및 균등한 분사에 어려움이 있어 스프레이 방식으로의 응용 사례는 매우 적다.
이에 연구팀은 수중에서도 뛰어난 접착력을 가진 홍합접착단백질을 이용하여 스프레이 방식으로 원하는 부위에만 약물전달이 가능한 나노입자 약물전달체를 개발했다.
홍합접착단백질 나노입자는 금속-카테콜 가교를 통해 높은 물리적 안정성을 가짐으로써 스프레이 분사로 적용 시 가해지는 압력에도 와해되지 않고 충분한 분산성을 가지며 목표부위에 균등하게 도포할 수 있다는 것이 입증됐다.
또한, 체내환경에서 암 조직에 효과적으로 접착이 가능하여, 약물의 효율적인 국소전달과 함께 3배 이상 높은 항암 치료효과를 내는 것으로 밝혀졌다.
이번에 개발된 스프레이형 생체접착 나노입자 기반 약물전달시스템은 수술과정에서 약물을 간편하게 도입할 수 있을 뿐만 아니라, 암 환부에서의 증대된 약물체류성을 기반으로 효과적인 항암효과를 유도하여 기존의 전신적 약물투여 방식에서의 낮은 약물 전달효율과 전신독성 등의 단점을 보완할 수 있다는 점에서 특히 의미가 크다.
일반 분무형 스프레이뿐 아니라 내시경, 복강경, 흡입기 등 다양한 의료용 스프레이에도 적용 가능하기 때문에 피부, 기관지, 위장, 방광 등 다양한 부위의 치료에 활용될 수 있어 더욱 기대를 모은다.
연구를 주도한 차형준 교수는 “홍합접착단백질에서 착안한 생체접착 나노입자를 간편한 스프레이 방식만으로 약물을 원하는 곳에만 전달할 수 있고 이를 통해 항암치료효율의 극대화를 이루어냈다”고 설명했다.
이어 “이는 화학약물 이외에도 유전자나 항체 등 다양한 형태의 약물 전달에도 성공적으로 적용할 수 있는 플랫폼 기술”이라고 말했다.
연구진은 이번에 확인된 연구 성과를 바탕으로 국소암 치료제 개발은 물론 내시경, 복강경, 흡입기 등 다양한 의료용 스프레이에 적용하여 피부, 기관지, 위장, 방광 등 여러 신체부위의 치료에 활용할 수 있는 소재 개발 연구를 이어갈 예정이다.
차형준 포스텍 화학공학과 교수 연구진은 해양 생물인 홍합의 접착 단백질에서 추출한 초미세입자를 항암제와 함께 암 조직에 직접 뿌리면 치료 효과가 3배이상 증가하는 것을 확인해 국제학술지 'ACS 나노’ 온라인판에 소개했다고 최근 밝혔다.
일반적으로 암의 재발을 방지하기 위하여 외과적 수술 후에 약물치료를 진행하지만, 약물의 전신적 투여로 인한 부작용을 동반할 수 있다는 한계점이 있다. 이에 최근에는 전신 보다는 원하는 부위에만 국소적으로 약물을 전달하는 시스템의 개발이 촉구되고 있다.
이러한 시스템은 항암제를 암 환부에 직접 적용하므로 약물전달 효율을 극대화할 수 있으나, 일반적인 약물전달체의 경우 접착력이 없기 때문에 체액에 의해 적용부위에 오래 남지 못하고 쉽게 이탈할 수 있어 활용이 쉽지 않았다.
스프레이형 제제는 원하는 부위에 분사하여 간편하게 적용 가능하지만, 나노입자의 경우 분산성 유지 및 균등한 분사에 어려움이 있어 스프레이 방식으로의 응용 사례는 매우 적다.
이에 연구팀은 수중에서도 뛰어난 접착력을 가진 홍합접착단백질을 이용하여 스프레이 방식으로 원하는 부위에만 약물전달이 가능한 나노입자 약물전달체를 개발했다.
홍합접착단백질 나노입자는 금속-카테콜 가교를 통해 높은 물리적 안정성을 가짐으로써 스프레이 분사로 적용 시 가해지는 압력에도 와해되지 않고 충분한 분산성을 가지며 목표부위에 균등하게 도포할 수 있다는 것이 입증됐다.
또한, 체내환경에서 암 조직에 효과적으로 접착이 가능하여, 약물의 효율적인 국소전달과 함께 3배 이상 높은 항암 치료효과를 내는 것으로 밝혀졌다.
이번에 개발된 스프레이형 생체접착 나노입자 기반 약물전달시스템은 수술과정에서 약물을 간편하게 도입할 수 있을 뿐만 아니라, 암 환부에서의 증대된 약물체류성을 기반으로 효과적인 항암효과를 유도하여 기존의 전신적 약물투여 방식에서의 낮은 약물 전달효율과 전신독성 등의 단점을 보완할 수 있다는 점에서 특히 의미가 크다.
일반 분무형 스프레이뿐 아니라 내시경, 복강경, 흡입기 등 다양한 의료용 스프레이에도 적용 가능하기 때문에 피부, 기관지, 위장, 방광 등 다양한 부위의 치료에 활용될 수 있어 더욱 기대를 모은다.
연구를 주도한 차형준 교수는 “홍합접착단백질에서 착안한 생체접착 나노입자를 간편한 스프레이 방식만으로 약물을 원하는 곳에만 전달할 수 있고 이를 통해 항암치료효율의 극대화를 이루어냈다”고 설명했다.
이어 “이는 화학약물 이외에도 유전자나 항체 등 다양한 형태의 약물 전달에도 성공적으로 적용할 수 있는 플랫폼 기술”이라고 말했다.
연구진은 이번에 확인된 연구 성과를 바탕으로 국소암 치료제 개발은 물론 내시경, 복강경, 흡입기 등 다양한 의료용 스프레이에 적용하여 피부, 기관지, 위장, 방광 등 여러 신체부위의 치료에 활용할 수 있는 소재 개발 연구를 이어갈 예정이다.
메디컬투데이 김동주 ([email protected])
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