한양대, 염증성 장 질환 치료 기술 개발

“주사제 없이 경구 투여로 장까지 전달”
이동윤·김영필 교수팀 공동 연구 성과

[이데일리 신하영 기자] 한양대 연구진이 장까지 도달이 가능한 염증성 장 질환 치료 플랫폼 기술을 개발했다.

(좌측부터) 공동 제1저자인 이연주 (생명과학과), 유채림 (생명공학과), 김경민 (생명과학과) 석박사통합과정생과 공동 교신저자인 이동윤 교수 (생명공학과), 김영필 교수 (생명과학과). ※사진 제공=한양대

한양대는 이동윤 생명공학과 교수팀과 김영필 생명과학과 교수팀이 이러한 연구 성과를 거뒀다고 5일 밝혔다.

이번 연구는 소화기관에서 쉽게 분해되어 경구 투여가 어려웠던 기존 단백질 치료제의 한계를 극복하기 위해 수행했다. 연구팀이 개발한 플랫폼 기술은 주사제 없이 경구 투여(먹는 방식)만으로 장까지 전달할 수 있는 장 질환 치료 기술이다. 약용 식물에서 추출한 엑소좀(exosome)을 전달체로 활용하고 단백질 구조를 고리형(cyclized structure)으로 재설계해 안정성과 전달 효율을 획기적으로 높였다는 점에서 의의가 있다.

면역 조절 단백질은 높은 치료 효능에도 불구하고 위산·소화 효소에 의해 용해되기 쉬워 경구 투여가 불가능했다. 연구팀은 이 한계를 해결하기 위해 항산화·항염증 활성이 우수하고 인체 독성이 낮은 나노 크기 약용 식물 엑소좀을 운반체로 채택했다. 또한 인공지능(AI) 기반 구조 예측 프로그램을 활용, 단백질의 안정성과 막투과성을 정밀 분석해 최적 구조를 도출했다.

그 결과 고리형 단백질은 복잡한 공정 없이도 엑소좀 내부로 자발적으로 침투·탑재되는 ‘자가 탑재(self-loadable)’ 특성을 보였으며, 단백질-엑소좀 복합체는 위산과 소화 효소 환경에서도 안정적으로 유지되며 장까지 효율적으로 도달하는 것으로 확인됐다.

이번 연구는 과학기술정보통신부·교육부 등의 지원을 받아 수행했으며, 한양대 이연주·김경민(생명과학과 석박통합과정), 유채림(생명공학과 석박통합과정) 학생이 공동 제1저자로 참여했다. 이동윤 교수와 김영필 교수는 교신 저자를 맡았다. 연구 결과는 국제 저명 학술지(Bioactive Materials)에 게재됐다.

김영필 교수는 “이번 연구는 치료용 단백질의 구조를 최적화해 효능을 높이는 동시에 기존 주사제 기반 단백질 치료제를 경구제 형태로 전환할 수 있는 새로운 플랫폼 기술을 제시한 것”이라며 “향후 다양한 염증성 질환 치료제로 확장될 경우 환자의 편의성과 치료 접근성을 크게 높일 것으로 기대한다”고 말했다.