전상용·이희승 KAIST 교수팀, 새 나노의약 개발 성공
인공 탄수화물 나노입자 기반 장기별 약물 전달 기술 개발
독성 낮추고 효능 크게 올려 장기별 치료 큰 진전…효과 입증
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 nanoparticle·GlyNP) 수십 종을 합성해 이를 다양한 장기에 대해 특이적 약물 전달·치료를 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 있다"라면서 "뇌나 심장과 같이 표적 약물 전달이 어려운 장기들로 기술을 확장해 나갈 것"이라고 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.
