UNIST "뇌 질환 치료제 효과적으로 전달하는 방법 개발"

높은 혈액-뇌 장벽 투과 효율 지닌 '압타머' 선별

연구진 모습 윗줄 왼쪽부터 UNIST 조승우 교수, 강주헌 교수, 주진명 교수(교신저자), 아랫줄 왼쪽부터 김경환 연구원, 최정원 연구원(제1저자), 박태은 교수(교신저자). [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(울산=연합뉴스) 김용태 기자 = 울산과학기술원(UNIST)은 인공 혈액-뇌 장벽 칩을 이용해 뇌로 약물을 전달할 수 있는 더 효과적인 방법을 개발했다고 20일 밝혔다.

UNIST에 따르면 바이오메디컬공학과 박태은, 주진명 교수 연구팀은 혈액-뇌 장벽 투과 압타머(Aptamer)와 이를 이용한 약물 전달 기술을 개발했다.

혈액-뇌 장벽은 중추신경계통의 평형을 조절하는 생체 장벽으로, 뇌 기능에 필수적인 물질만 출입을 허용해 외부 물질의 침입으로부터 뇌를 보호한다.

하지만 이 시스템은 뇌 질환 치료 약물까지 막아 걸림돌이 돼왔다.

현재 뇌 질환 치료제가 효과적으로 뇌에 전달되기 위해 '트로이 목마 전략'이 주로 이용되는데, 뇌혈관 내피세포에 발현된 수용체나 운송 단백질을 표적으로 삼는 표적분자를 약물에 도입하는 방법이다.

이를 통해 혈액-뇌 장벽을 통과하지 못하는 약물도 쉽게 세포에 흡수시켜 뇌로 유입될 수 있도록 만든다.

이러한 표적분자 중 하나인 압타머는 3차원 구조의 짧은 뉴클레오타이드 가닥으로 표적 대상인 세포나 생체 조직에 쉽게 결합할 수 있다.

저렴한 비용, 작은 크기, 낮은 면역 반응성 등 여러 이점으로 기존 표적분자로 사용됐던 항체나 펩타이드를 대체하고 있다.

그러나 기존 혈액-뇌 장벽 투과 압타머는 생체 외 모델이나 동물 모델을 통해 개발돼 실제 생체 기능을 구현하지 못하거나, 종간 차이로 효과적인 개발이 어려운 한계가 있었다.

이에 연구팀은 직접 개발한 인공 혈액-뇌 장벽 칩을 활용해 혈액-뇌 장벽 투과 압타머를 개발했다.

연구 그림 인공 혈액-뇌 장벽 칩을 활용한 혈액-뇌 장벽 투과 압타머 개발. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

연구팀은 생체와 같은 수준으로 혈관과 뇌 환경을 모사한 인공 혈액-뇌 장벽 칩에 무작위 서열의 압타머를 넣고, 장벽을 투과해 뇌 내부로 전달되는 압타머의 서열을 선정하는 과정을 반복적으로 수행했다.

이를 통해 높은 혈액-뇌 장벽 투과 효율을 보인 압타머를 선별했다.

이렇게 선별된 압타머(hBS01)는 다른 압타머에 비해 2∼3배 높은 투과 효율을 보였다.

연구팀은 약물전달체로서 hBS01의 활용 가능성을 확인하기 위해 hBS01을 표면에 부착한 나노입자를 만들었다.

이 나노입자를 실험 동물에게 주사했을 때 뇌에서 높은 축적 효율이 나타나 hBS01을 이용한 약물전달체의 개발이 임상 시험에서도 효과를 보일 수 있음을 확인했다고 연구팀은 설명했다.

제1저자 최정원 연구원은 "이번 연구는 뇌에 약물을 전달할 새로운 가능성을 열어줬다"며 "여러 인공 장기 칩을 활용하면 다양한 장기 표적 약물 전달체 개발에 광범위하게 쓰일 수 있을 것"이라고 말했다.

연구 결과는 미국화학회(ACS)에서 발간하는 나노 분야 국제 학술지인 'ACS 나노'(ACS NANO) 17일 자에 온라인으로 게재됐다.

연구는 치매극복연구개발사업과 한국연구재단 우수신진지원사업, 기초연구실지원사업, 범부처재생의료기술개발사업 등의 지원을 받아 이뤄졌다.

yongtae@yna.co.kr

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